检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2020年第9期56卷 91-101页

作者：孟宗石颖潘作舟陈子君燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

针对滚动轴承故障信号分块压缩感知过程中,因分块之间的稀疏度差异较大以及重构支撑集构造不合理,致使信号重构精度较低,影响信号整体重构效果的问题,提出基于自适应分块前向后向分段正交匹配追踪算法(Adaptive block forward and backw... 详细信息

针对滚动轴承故障信号分块压缩感知过程中,因分块之间的稀疏度差异较大以及重构支撑集构造不合理,致使信号重构精度较低,影响信号整体重构效果的问题,提出基于自适应分块前向后向分段正交匹配追踪算法(Adaptive block forward and backward stagewise orthogonal matching pursuit,Adaptive Block-FBStOMP)。首先,依据短时自相关算法确定滚动轴承故障信号自适应分块长度,并根据此长度对信号进行自适应分块;其次,利用K奇异值分解(K-singular value decomposition,K-SVD)算法训练稀疏字典;最后,提出FBSt OMP算法,在重构过程中增加原子回溯和二次筛选过程,提高有效支撑集原子被全部选入支撑集中的可能性,改善重构效果。通过仿真信号和故障信号试验分析可知,与传统压缩感知重构算法相比,该算法能够有效提升滚动轴承故障信号的重构精度。

关键词：压缩感知自适应分块重构算法稀疏字典

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基于改进奇异值分解滤波和谱峭度的滚动轴承故障诊断

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中国机械工程 2020年第20期31卷 2420-2428页

作者：孟宗刘子涵吕蒙燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

针对含噪信号的有效奇异值个数难以确定的问题,提出了一种改进的奇异值分解降噪方法——奇异值累积法。该方法通过计算奇异值的实际下降值与奇异值平均下降速度累积量的差值,并取该差值最大值点的位置作为有效奇异值的分界点来确定有效... 详细信息

针对含噪信号的有效奇异值个数难以确定的问题,提出了一种改进的奇异值分解降噪方法——奇异值累积法。该方法通过计算奇异值的实际下降值与奇异值平均下降速度累积量的差值,并取该差值最大值点的位置作为有效奇异值的分界点来确定有效奇异值的个数。在此基础上,提出了一种基于奇异值累积法与快速谱峭度的滚动轴承故障诊断方法。采用奇异值累积法对原信号进行降噪处理,然后利用快速谱峭度确定滤波器中心频率及带宽,通过分析频段包络谱中明显的频率成分来诊断故障。该方法可以有效去除信号中的噪声,使得到的峭度值所反映的故障冲击更接近实际情况。对含内圈、外圈故障的滚动轴承实验数据进行分析,实验结果表明,相比快速谱峭度的故障诊断方法,该方法具有更好的故障识别效果。

关键词：滚动轴承故障诊断奇异值分解有效奇异值快速谱峭度

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基于混合迁移学习的运动想象分类算法研究及其在脑机接口中的应用

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计量学报 2021年第5期42卷 629-637页

作者：杜义浩刘兆军付子豪张园园任娜陈杰谢平燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学体育学院河北秦皇岛066004

为提升迁移学习在运动想象脑机接口应用过程中的迁移高效性及普适性,综合实例迁移和特征迁移学习方法的优势进而构建了混合迁移学习模型。首先,依据样本权重极化原理改进TrAdaBoost算法以实现实例层面的迁移,优化源域训练样本;其次,基... 详细信息

为提升迁移学习在运动想象脑机接口应用过程中的迁移高效性及普适性,综合实例迁移和特征迁移学习方法的优势进而构建了混合迁移学习模型。首先,依据样本权重极化原理改进TrAdaBoost算法以实现实例层面的迁移,优化源域训练样本;其次,基于大间隔投射迁移支持向量机进一步缩短源域与目标域间的分布距离以完成特征层面的迁移,实现迁移效率最大化。进一步,将该方法应用于脑机接口竞赛Dataset IIb数据集进行离线测试及分析,研究结果表明混合迁移学习模型的迁移效率明显高于单一迁移学习模型,并且对于不同迁移对象识别准确率相对提升均值在70%以上,验证了所述方法的有效性与普适性。此外,基于已搭建的运动想象识别系统进行在线测试,验证了模型的实用性。

关键词：计量学运动想象脑机接口实例迁移特征迁移混合迁移

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基于时变啮合刚度的裂纹故障齿轮振动特征分析

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机械工程学报 2020年第17期56卷 108-115页

作者：孟宗石桂霞王福林詹旭阳樊凤杰燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

齿轮系统在复杂的工况条件下,容易产生裂纹故障,对正常运转造成困难。时变啮合刚度作为齿轮传动系统重要内部激励之一,刚度的变化能够良好地反映齿轮的动力学响应,因此使用精确的刚度算法能够有效地进行齿轮系统动力学特征分析。考虑齿... 详细信息

齿轮系统在复杂的工况条件下,容易产生裂纹故障,对正常运转造成困难。时变啮合刚度作为齿轮传动系统重要内部激励之一,刚度的变化能够良好地反映齿轮的动力学响应,因此使用精确的刚度算法能够有效地进行齿轮系统动力学特征分析。考虑齿轮过渡曲线函数,通过分析完整的齿廓曲线,采用势能法计算齿轮时变啮合刚度,研究10种不同裂纹长度的刚度变化。考虑时变啮合刚度和齿间滑动摩擦,建立6自由度齿轮系统动力学模型,利用Runge-Kutta法仿真求解齿轮不同裂纹长度时的动力学响应。通过分析位移响应发现齿轮存在裂纹时会产生冲击特征,随着裂纹长度增加,冲击特征越来越明显。最后比较分析了多种统计指标随裂纹扩展程度的变化趋势,结果表明峭度指标对故障特征最为敏感。

关键词：时变啮合刚度轮齿裂纹齿轮动力学模型振动特征分析

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基于脑电和惯性同步分析的神经动力学耦合研究

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数据采集与处理 2022年第4期37卷 736-746页

作者：谢平蔚建张腾宇程生翠吕岩陈晓玲燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004 燕山大学河北省智能康复及神经调控重点实验室秦皇岛066004 国家康复辅具研究中心北京市老年功能障碍康复辅助技术重点实验室北京100176 国家康复辅具研究中心民政部神经功能信息与康复工程重点实验室北京100176

运动控制是神经、运动和感觉功能的多方面协调及信息交互作用过程,探究运动系统中运动⁃生理信息间的关联关系对于理解人体运动控制机制具有重要意义。为此,本文通过对脑电信号(Electroencephalogram,EEG)和惯性信息中的加速度信号(Accel... 详细信息

运动控制是神经、运动和感觉功能的多方面协调及信息交互作用过程,探究运动系统中运动⁃生理信息间的关联关系对于理解人体运动控制机制具有重要意义。为此,本文通过对脑电信号(Electroencephalogram,EEG)和惯性信息中的加速度信号(Acceleration,ACC)进行相干分析,探究上肢静息态和任务态时EEG和ACC信号间的因果关系及演变规律。首先,通过对7名受试者的EEG和ACC信号进行预处理,去除信号中的干扰成分;进一步,分别计算在静息态、任务态(动态力、静态力)下的EEG和ACC信号间的相干性结果,并通过显著相干的阈值指标来计算显著性面积进而实现量化分析。结果显示,在动态力下的EEG⁃ACC相干显著性面积大于静态力下的值,静态力下的显著性面积大于静息态下的值;且分别在左、右侧上肢运动时,EEG的C3、C4通道与ACC间的显著性面积也呈现出在对侧运动脑区显著。研究结果表明,EEG和ACC信号间的同步特征在上肢运动的静息态、任务态(动态力、静态力)下有显著特征,这有助于深入理解神经⁃运动控制机制,为运动功能评估提供新的定量指标,进而为运动功能障碍疾病的早期诊断提供理论依据。

关键词：脑电信号惯性信号运动控制相干分析同步分析

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基于三维荧光与BLLS/RBL同时检测蜂蜜中3种喹诺酮类抗生素

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计量学报 2021年第9期42卷 1257-1264页

作者：赵兴涛车先阁王书涛刘诗瑜苑媛媛燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

采用三维荧光光谱法实现对蜂蜜中的3种喹诺酮类抗生素(氟甲喹、恩诺沙星和左氧氟沙星)残留样本的数据测量,对所得光谱消除了二级瑞利散射和拉曼散射的干扰,采用小波优化集合经验模态分解(EEMD)的方法消除光谱噪声,完成了预处理过程。采... 详细信息

采用三维荧光光谱法实现对蜂蜜中的3种喹诺酮类抗生素(氟甲喹、恩诺沙星和左氧氟沙星)残留样本的数据测量,对所得光谱消除了二级瑞利散射和拉曼散射的干扰,采用小波优化集合经验模态分解(EEMD)的方法消除光谱噪声,完成了预处理过程。采用双线性最小二乘/残差双线性(BLLS/RBL)算法分别对预处理前后的样本进行定性、定量检测。结果表明:经预处理后可以准确地解析出样本中各组分光谱,且与原光谱有着极高的相似度。定量分析中,氟甲喹、恩诺沙星和左氧氟沙星的预测平均加标回收率RA分别为94.99%,100.20%,103.20%;均方根误差RMSE分别为4.03,0.21,0.29μg/L;灵敏度SL分别为3.2×10^(3),3.5×10^(4),3.3×10^(4)μg/L;检测下限L_(out)分别为2.08,0.18,0.19μg/L;优于未经预处理的结果。

关键词：计量学抗生素残留检测双线性最小二乘/残差双线性小波优化集合经验模态分解喹诺酮类抗生素蜂蜜质量

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基于回归克里金的高分-1影像融合

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激光与光电子学进展 2022年第8期59卷 513-521页

作者：王书涛康旺孔德明王铁柱李瑞祥燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004 河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454003

针对遥感数据很难同时满足高空间分辨率和高光谱分辨率的问题,提出了一种基于四叉树自适应分块的面到点的回归克里金法(QAATPRK),对高分-1(GF-1)的全色(PAN)和多光谱(MS)数据进行融合。所提方法基于面到点的回归克里金法,将整个影像分... 详细信息

针对遥感数据很难同时满足高空间分辨率和高光谱分辨率的问题,提出了一种基于四叉树自适应分块的面到点的回归克里金法(QAATPRK),对高分-1(GF-1)的全色(PAN)和多光谱(MS)数据进行融合。所提方法基于面到点的回归克里金法,将整个影像分割为多个独立的融合单元并分别融合,然后将结果拼接。对于每个融合单元,使用高分辨率PAN影像的空间信息回归建模,使用回归克里金法处理残差。将所提方法与Principal Component Analysis(PCA)法、小波变换法、Intensity-Hue-Saturation and Gram-Schmidt(IGS)法、密集连接网络法进行了比较。均方根误差(RMSE)、结构相似性系数(SSIM)、通用图像质量指数(UIQI)、全局综合误差(ERGAS)和光谱角(SAM)等指标表明,所提方法的融合影像质量最好,且保持了MS影像的光谱特性。

关键词：遥感影像融合回归克里金高分卫星影像图像处理

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三维荧光光谱结合四线性分解算法测定化妆品中的酚酸类物质

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光谱学与光谱分析 2020年第2期40卷 506-511页

作者：张慧王书涛张立娟商凤凯张艳李明珊王玉田燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室

化妆品中的酚酸类物质,有的作为有效成分而添加,如:具有修复皮肤功效的咖啡酸、能够抗炎抗过敏的没食子酸等;有的作为防腐剂而添加,如:对羟基苯甲酸、山梨酸等;有的则属于禁用物质,被不良商家违法添加,如:对苯二酚、间苯二酚等。为监控... 详细信息

化妆品中的酚酸类物质,有的作为有效成分而添加,如:具有修复皮肤功效的咖啡酸、能够抗炎抗过敏的没食子酸等;有的作为防腐剂而添加,如:对羟基苯甲酸、山梨酸等;有的则属于禁用物质,被不良商家违法添加,如:对苯二酚、间苯二酚等。为监控化妆品质量,对化妆品中酚酸类物质的检测显得尤为重要。许多研究人员也为此做了相关工作,以色谱法为主的先分离后分析的方法取得了一定的成功,但是费时、费料、操作复杂等缺点也十分明显;三维荧光光谱技术具有较高的灵敏度,但是荧光干扰和光谱重叠对检测有较大的影响,针对复杂的化妆品样本往往无法得到理想的效果。为实现化妆品中酚酸类物质的同时定性定量检测,文章将三维荧光光谱技术与化学计量学的四维校正(也称三阶校正)相结合,在保证高灵敏度的情况下,克服未知干扰和数据共线性的影响。首先,在咖啡酸(caffeic acid,CA)、对羟基苯甲酸(p-hydroxybenzoic acid,p-HA)、对苯二酚(hydroquinone,HQ)的线性范围内选取合适的浓度,分别在7.00,7.30,7.50和7.80四种pH值下配制校正样、验证样和化妆品样,这样就得到了激发-发射-pH-样本(EX-EM-pH-Sample)四维数据阵。其次,为验证pH值对荧光强度的影响,选取320 nm作为激发波长,得到咖啡酸在四种pH值下的发射波长,发现咖啡酸的荧光强度随着pH值的增加而升高,表明引入pH值作为第四维的合理性。最后,选择合适的组分数将四维数据阵用交替惩罚四线性分解算法(alternating penalty quadrilinear decomposition,APQLD)进行分解和预测,将分解的光谱与实际光谱比较,将预测的浓度与实际浓度比较。实验结果显示无论是验证样还是化妆品样,分解光谱均能与实际光谱相吻合,验证样的平均回收率(AR)为100.4%~103.5%,预测均方根误差(RMSEP)低于0.06;化妆品样平均回收率(AR)为100.0%~102.2%,预测均方根误差(RMSEP)低于0.08。与色谱法研究相比回收率高出大约4%,且操作简便省时省力,灵敏度高;与二阶校正方法相比,都可以实现在未知干扰下对复杂化妆水体系中多个组分的同时分析,以“数学分离”代替“物理化学分离”,快速、高效、经济、环保;且三阶校正可以克服一定的数据共线性问题,在一定程度上提高了灵敏度。

关键词：酚酸类物质三维荧光光谱交替惩罚四线性分解算法

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小波矩结合三维荧光光谱简单快速鉴别掺伪芝麻油

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光谱学与光谱分析 2020年第5期40卷 1547-1553页

作者：潘钊李瑞航吴希军崔耀耀燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004

芝麻油营养丰富,因市场价格较高,掺假现象频出,严重损害了消费者利益和市场的健康发展。因此,研发一种简单快速准确鉴别掺伪芝麻油的方法,对保障消费者权益和市场健康具有重要意义。为此,提出了一种小波矩结合三维荧光光谱掺伪芝麻油鉴... 详细信息

芝麻油营养丰富,因市场价格较高,掺假现象频出,严重损害了消费者利益和市场的健康发展。因此,研发一种简单快速准确鉴别掺伪芝麻油的方法,对保障消费者权益和市场健康具有重要意义。为此,提出了一种小波矩结合三维荧光光谱掺伪芝麻油鉴别方法。该方法简单快速,计算样本的任一有效特征进行谱系聚类,即可准确鉴别掺伪芝麻油。以43个样本(芝麻油16个,掺伪菜籽油、掺伪大豆油及掺伪玉米油各9个)为研究对象,用FS920荧光光谱仪获得样本的三维荧光光谱。用db2小波将光谱进行多尺度分解(MRSD),用MRSD的一阶离散逼近系数构造小波矩。用前两阶小波矩值W0,0,W1,0,W1,1,W0,1,W2,0,W2,1,W2,2,W1,2,W0,2分别作为特征对样本进行谱系聚类,观察分析聚类结果。结合邓恩分类指数(DVI)进一步分析,研究同阶小波矩分类效果及规律。进而研究各阶小波矩的分类效果及规律。最终确定了用于鉴别掺伪芝麻油的最佳小波矩值。结果表明:MRSD一阶逼近重构光谱可以在保留原光谱的有效特征基础上,大量去除噪声,减少光谱数据量72.4%,增强模型的抗噪稳定性和实时性。利用小波矩前两阶矩值W2,1,W2,2,W1,2,W0,2其一作为分类特征进行谱系聚类,即可鉴别掺伪芝麻油。同阶小波矩(Wp,q)随p值减小q值增大呈现规律性,确定了同阶小波矩的有效矩值及最佳有效矩值。小波矩随着阶数的增加DVI先增后减,最后趋于稳定,确定了各阶小波矩中可用于鉴别掺伪芝麻油的目标矩值W0,q≥2及最佳目标矩值W0,6。小波矩的有效及目标矩值是针对样本分类的有效特征,计算样本的任一有效特征进行谱系聚类,即可实现掺伪芝麻油的鉴别。该研究思路及结论为矩值法应用到三维荧光光谱提供参考。该方法简单快速,可实现在线测量,为质监部门及生产企业提供油品检测和鉴定手段。

关键词：芝麻油三维荧光小波矩多尺度分析谱系聚类邓恩指数

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深度卷积长短期记忆网络的轴承故障诊断

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机械科学与技术 2021年第7期40卷 1091-1099页

作者：孙洁娣毛新茹温江涛张鹏程张光宇燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学河北省信息传输与信号处理重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

针对传统数据驱动故障诊断方法难以从轴承信号中自适应提取有效特征、没有充分利用故障数据的时序特点以及缺乏自适应处理动态信息能力的问题,提出了一种深度卷积神经网络与长短期记忆网络相结合的智能故障诊断方法。本文方法构建的深... 详细信息

针对传统数据驱动故障诊断方法难以从轴承信号中自适应提取有效特征、没有充分利用故障数据的时序特点以及缺乏自适应处理动态信息能力的问题,提出了一种深度卷积神经网络与长短期记忆网络相结合的智能故障诊断方法。本文方法构建的深度模型能够从轴承原始信号中自适应地提取鲁棒性特征,然后利用长短期记忆网络学习特征中的时间依赖关系实现了高准确度的轴承故障诊断。该方法克服了传统特征提取方法依赖专家经验和信息利用不完全等问题,实现了故障的智能、准确诊断。实验结果表明,该方法可以提取更准确的特征而且由于利用了故障演变过程中的时序信息,使得故障诊断更加智能、可靠。

关键词：轴承故障诊断卷积神经网络循环神经网络时序序列

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