检索结果-内蒙古大学图书馆

计量学报 2021年第7期42卷 885-891页

作者：金梅颜廷鑫张立国李光军王玮王娜燕山大学河北省测试计量技术与仪器重点实验室河北秦皇岛066004 北京航空航天大学北京100083

为解决电网系统载荷波动大的问题,研制了200 kW/180 MJ飞轮储能系统实现动力调峰运行。采用有限元法对飞轮轴系进行建模与仿真,计算出飞轮转子临界转速、振型;并对以机械轴承为支撑的飞轮转子进行模态及谐波响应分析;进行多次飞轮升降... 详细信息

为解决电网系统载荷波动大的问题,研制了200 kW/180 MJ飞轮储能系统实现动力调峰运行。采用有限元法对飞轮轴系进行建模与仿真,计算出飞轮转子临界转速、振型;并对以机械轴承为支撑的飞轮转子进行模态及谐波响应分析;进行多次飞轮升降速全周期检测,记录飞轮运行过程的幅频特性,进行对比分析。飞轮储能系统运行良好,未产生摩擦,振动幅度最大为1.6 mm,小于设计空隙3 mm。

关键词：计量学飞轮储能有限元法模态分析谐响应临界转速振动测量

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三维荧光结合二阶校正快速测定水中酚类

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光谱学与光谱分析 2020年第1期40卷 113-118页

作者：王选瑞张立娟王玉田商凤凯孙洋洋张慧张艳王书涛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 河北环境工程学院河北秦皇岛066102

酚类化合物在冶金、炼油、机械制造、医药、农药和油漆等工业有广泛的应用,但酚类化合物具有毒性,若不加以处理将会对环境造成污染。水是生命之源,水环境中酚类化合物检测显得尤为重要。三维荧光光谱分析法具有灵敏度高、检测速度快、... 详细信息

酚类化合物在冶金、炼油、机械制造、医药、农药和油漆等工业有广泛的应用,但酚类化合物具有毒性,若不加以处理将会对环境造成污染。水是生命之源,水环境中酚类化合物检测显得尤为重要。三维荧光光谱分析法具有灵敏度高、检测速度快、预处理方便和痕量检测等特点,二阶校正分析法可以在混合物中分辨出感兴趣的成分。采用三维荧光光谱结合二阶校正方法对水环境中酚类化合物进行测定。实验选用间甲酚和间苯二酚作为被测物质,配置添加干扰物和不添加干扰物两类样本,通过FLS920稳态荧光光谱仪测得8个校正样本和8个预测样本的三维荧光光谱数据,并对其进行数据预处理,扣除原始光谱中所包含的散射干扰,并对原始光谱数据进行激发/发射校正,然后采用db3小波函数生成的小波包对光谱数据进行数据压缩,去除光谱数据中的冗余信息,其中压缩分数达到91.67%,恢复分数达到96.62%。然后分别采用平行因子分析(PARAFAC)和自加权交替三线性分解(SWATLD)两种二阶校正方法对预处理后的光谱数据进行定性和定量分析。根据核一致分析法结合残差判别分析法的分析结果,设定未添加干扰物样品组分数为2,添加干扰物样品组分数为3。定性分析结果显示,无论有无添加干扰物,两种二阶校正法都能准确的分辨出样本中的间甲酚和间苯二酚,其中间甲酚的荧光峰位置为λem=298 nm/λex=274 nm;间苯二酚的荧光峰位置为λem=304 nm/λex=275 nm。定量分析结果显示,用PARAFAC算法测定不添加干扰物的样本时,对间甲酚和间苯二酚浓度的平均回收率分别达到了93.37%±4.92%和95.19%±5.25%;测定添加干扰物样本时,对间甲酚和间苯二酚浓度的平均回收率达到92.09%±2.64%和97.08%±5.26%。用SWATLD算法测定不添加干扰物样本时,对间甲酚和间苯二酚浓度的平均回收率分别达到了93.11%±4.73%和96.80%±5.04%;测定添加干扰物样本时,对间甲酚和间苯二酚浓度的平均回收率达到97.30%±4.52%和96.92%±5.61%,且两种二阶校正方法得出的预测样本均方差(RMSEP)均小于0.03 mg·L-1。实验结果表明,在荧光光谱峰位置相近、光谱严重重叠且有干扰物的情况下, PARAFAC和SWATLD两种二阶校正算法都能对水溶液中的酚类化合物进行快速、准确地测定。

关键词：三维荧光二阶校正酚类化合物小波包平均回收率

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三维荧光光谱结合二阶校正方法同时测定水中两种酚类

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光谱学与光谱分析 2020年第1期40卷 119-124页

作者：孙洋洋张立娟王玉田商凤凯王选瑞张慧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 河北环境工程学院河北秦皇岛066102

水是生命之源,人们日常生产生活离不开水。近年来水体污染日趋严重,已经危害到人类的健康。酚类化合物(Phenolic Compound)是一种广泛存在且很难降解的有机污染物,指的是芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的含羟基衍生物,毒性很强... 详细信息

水是生命之源,人们日常生产生活离不开水。近年来水体污染日趋严重,已经危害到人类的健康。酚类化合物(Phenolic Compound)是一种广泛存在且很难降解的有机污染物,指的是芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的含羟基衍生物,毒性很强,对动植物及人类的生命活动有严重危害。实验研究对象选取间苯二酚(resorcinol,RES)和对苯二酚(hydroquinone,HYD)来配制待测样本,并且在其中3组预测样本中加入苯酚(phenol,PHE)作为干扰物,待测样本和空白溶剂分别用FS920稳态荧光光谱仪(edinburgh instruments,EI)扫描得到荧光光谱数据。对所得到的数据通过扣除空白溶剂法来消除拉曼散射的影响,得到的数据在消除干扰的同时最大程度保留下来原光谱所包含的重要信息。校正后光谱变得更加圆滑,荧光强度显著增强,因此,校正处理后的光谱信息更为准确。利用三维荧光光谱(EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)和交替惩罚三线性分解(APTLD)两种二阶校正方法,分别完成在不含干扰物和含有干扰物、同时激发-发射光谱严重重叠时对间苯二酚、对苯二酚的快速、直接、准确测量,并给出定性、定量分析结果。PARAFAC算法对混合体系的组分数(即化学秩)较敏感,组分数选取过大易使其陷入计算"沼泽",迭代次数增多,计算耗时变长。故本文利用核一致诊断法(CORCONDIA)预估计出准确的组分数,保证PARAFAC算法更加快速准确。从定性分析结果知,当不含有干扰物时,PARAFAC能够准确分辨出间苯二酚和对苯二酚,二者荧光峰位置极为接近,很难用传统方法分辨,体现出将三维荧光光谱技术与化学计量学二阶校正方法相结合所具有的"二阶优势";定量分析结果给出,在有干扰物共存时,分别应用两种二阶校正法解析光谱数据结果显示:PARAFAC的浓度预测回收率为93.4%±0.5%~97.1%±1.0%,预测均方根误差小于0.190 mg·L^-1;APTLD的浓度预测回收率为95.9%±1.6%~97.2%±0.8%,预测均方根误差小于0.116 mg·L^-1,通过比较两种方法性能得:PARAFAC对待测物组分数敏感,对待分解的光谱数据严格线性要求高;而APTLD对混合物组分数不敏感,计算速度快,抗噪声能力较强,结果稳定,具有较明显的优势。

关键词：交替惩罚三线性分解三维荧光光谱二阶优势精密度酚类

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基于多特征卷积神经网路的运动想象脑电信号分析及意图识别

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仪器仪表学报 2020年第1期41卷 138-146页

作者：何群邵丹丹王煜文张园园谢平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秦皇岛066004

为了准确提取个体运动想象脑电信号的最优时段和频段特征以及有效提高其分类准确率,结合卷积神经网络和集成分类方法提出一种多特征卷积神经网络(MFCNN)算法,对运动想象脑电信号进行分类识别。首先对脑电信号进行预处理,然后将原始信号... 详细信息

为了准确提取个体运动想象脑电信号的最优时段和频段特征以及有效提高其分类准确率,结合卷积神经网络和集成分类方法提出一种多特征卷积神经网络(MFCNN)算法,对运动想象脑电信号进行分类识别。首先对脑电信号进行预处理,然后将原始信号、能量特征、功率谱特征以及融合特征分别输入到卷积神经网络中得到其训练模型,最后通过加权投票的集成分类方法得到最终的分类结果。并利用2008年BCI竞赛Datasets 2b数据集和实测数据对所提出的方法进行实验分析。结果表明,所提的MFCNN方法可有效提高运动想象识别率,实验中所有受试者的平均分类正确率和平均Kappa值分别为78.6%和0.57,为运动想象类脑机接口的应用提供了新的思路和方法。

关键词：脑机接口卷积神经网络集成分类运动想象

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基于脑电节律能量与模糊熵的VR诱发晕动症水平检测研究

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数据采集与处理 2024年第2期39卷 490-500页

作者：周占峰化成城柴立宁严颖刘佳付荣荣南京信息工程大学自动化学院南京210044 南京信息工程大学江苏省智能气象探测机器人工程研究中心南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066000

晕动症一直是影响虚拟现实用户体验及限制虚拟现实行业发展的一个关键因素。为解决这一问题,本文研究了虚拟现实晕动症对大脑神经活动的影响,并利用脑电特征对晕动症水平进行检测。为得到可度量眩晕水平的特征,记录受试者在体验眩晕测... 详细信息

晕动症一直是影响虚拟现实用户体验及限制虚拟现实行业发展的一个关键因素。为解决这一问题,本文研究了虚拟现实晕动症对大脑神经活动的影响,并利用脑电特征对晕动症水平进行检测。为得到可度量眩晕水平的特征,记录受试者在体验眩晕测试场景前及过程中的脑电信号,计算节律能量和模糊熵,并利用统计分析进行特征选择,最后分类验证该特征的有效性。结果表明,受试者产生晕动症时,CP4和Oz的θ、α频段能量及C4的β、γ频段能量显著降低(p<0.01);在模糊熵方面,δ频段有FC4、Cz模糊熵值显著升高(p<0.0001),β频段有O1模糊熵值显著降低(p<0.0001)。对比线性判别分析(Linear discriminant analysis,LDA)、逻辑回归(Logistic regression,LR)和支持向量机(Support vector machine,SVM),K最近邻(K-nearest neighbor,KNN)算法的分类效果较好,它在节律能量和模糊熵上的分类准确率分别为89%和91%。本研究表明脑电节律能量及模糊熵有望成为晕动症水平检测的有效指标,为研究虚拟现实晕动症成因及缓解方案提供客观依据。

关键词：虚拟现实晕动症脑电信号模糊熵

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多光谱数据融合和GANs算法的COD浓度预测

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光谱学与光谱分析 2021年第1期41卷 188-193页

作者：陈颖许扬眉邸远见崔行宁张杰周鑫德肖春艳李少华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 河南理工大学资源与环境学院河南焦作454000 河北先河环保科技股份有限公司河北石家庄050000

水体中过高浓度的有机污染物含量危害巨大,不仅会造成严重的环境污染,而且会危害人类身体健康。化学需氧量(COD)表征了水体中有机污染物的污染程度。提出了一种将紫外(UV)光谱和近红外(NIR)光谱进行多光谱数据级融合(LLDF)和特征级融合(... 详细信息

水体中过高浓度的有机污染物含量危害巨大,不仅会造成严重的环境污染,而且会危害人类身体健康。化学需氧量(COD)表征了水体中有机污染物的污染程度。提出了一种将紫外(UV)光谱和近红外(NIR)光谱进行多光谱数据级融合(LLDF)和特征级融合(MLDF),进而构建基于生成对抗式网络(GANs)算法的COD浓度定量预测模型。首先按照一定的浓度梯度配制COD标准液样本,分别采集标准液的UV光谱(190~310 nm)和NIR光谱(830~2100 nm),对获取到的UV和NIR光谱数据进行一阶导数和Savitzky-Golay(S-G)平滑的预处理,消除基线漂移和干扰噪声;基于预处理过的光谱,直接进行数据级和特征级的数据融合,结合G ANs算法搭建COD浓度预测模型。并使用评价参数相关系数的平方(R^2)、预测值与真实浓度值的均方根误差(RMSEP)和预测偏差来对模型进行评价。结果表明,不论是特征级融合模型还是数据级融合模型都不够理想。分析原因可知,由于UV和NIR波段数据量不均衡,导致NIR波段掩盖掉了UV光谱的模型贡献度,让光谱融合失去意义。为了避免融合失败,拟采用归一化的方法处理多光谱数据,并讨论了标准归一化(SNV)、最大最小归一化(MMN)和矢量归一化(VN)对建模的影响。将经过归一化后的UV和NIR光谱数据再次进行融合,分别作为GANs模型的输入X,将真实测量COD值作为输出值Y,建立不同归一化方法处理后的COD浓度预测模型。建模结果显示,采用不同归一化方法对多光谱数据融合模型的影响较大,不论是数据级融合模型还是特征级融合模型的预测精度较未归一化之前有明显的提升,其中采用最大最小归一化的预测模型效果提升最为明显。与单一谱源的全波长UV波段的GANs预测模型、全波长NIR波段的GANs预测模型进行对比来验证多光谱数据融合GANs预测模型的精度,结果表明:基于UV和NIR光谱的特征级光谱融合模型的R 2为0.9947,RMSEP为0.976,比数据级融合的预测模型误差降低了52.9%,预测回收率为98.4%~103.1%,远好于其他几组,模型的泛化能力更强,预测精度也更高。与单一谱源的预测模型相比,多光谱数据融合能反应更多的水体样品的化学信息,更加全面揭示水体的污染物程度,从不同的层面上反应水体中污染物的差异,为在线监测水体中COD浓度提供一定的技术支持。

关键词：紫外光谱近红外光谱数据融合 GANs模型 COD浓度预测

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压缩感知结合卷积网络的天然气管道泄漏孔径识别

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振动与冲击 2020年第21期39卷 17-23页

作者：温江涛付磊孙洁娣王涛张光宇张鹏程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 燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省信息传输与信号处理重点实验室秦皇岛066004

针对传统天然气管道泄漏孔径检测面临的原始数据冗余性大、特征选取主观依赖性强以及复杂环境下识别准确率低等问题,提出了一种将压缩感知与深度卷积神经网络相结合的泄漏孔径识别方法。首先利用随机高斯矩阵对原始泄漏信号进行压缩采集... 详细信息

针对传统天然气管道泄漏孔径检测面临的原始数据冗余性大、特征选取主观依赖性强以及复杂环境下识别准确率低等问题,提出了一种将压缩感知与深度卷积神经网络相结合的泄漏孔径识别方法。首先利用随机高斯矩阵对原始泄漏信号进行压缩采集,以较少的压缩感知域数据获取全部泄漏信息;然后构建深度一维卷积神经网络,将压缩采集数据送入网络中实现自适应特征提取及高准确度泄漏孔径识别;还对主要参数的影响进行了深入的分析。实验结果表明,该方法能够快速、准确地实现天然气管道泄漏孔径识别,且在低信噪比环境下具有较好的鲁棒性,总体识别效果优于传统的分类方法。

关键词：管道泄漏孔径识别压缩感知采集 1维卷积网络自适应特征提取

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基于TSFC及G-OLS的模糊模型辨识方法

基于TSFC及G-OLS的模糊模型辨识方法

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第43届中国控制会议

作者：乔越任亚雪刘福才燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室燕山大学测试计量技术与仪器河北省重点实验室

针对非线性动态系统的辨识问题,本文创新性地提出了一种结合重要输入变量与高斯型隶属度函数-正交最小二乘法(G-OLS)的模糊辨识策略.该策略首先运用两阶段模糊曲线方法(TSFC)量化各输入变量与输出之间的关联性,从而依据权重指标筛选出... 详细信息

针对非线性动态系统的辨识问题,本文创新性地提出了一种结合重要输入变量与高斯型隶属度函数-正交最小二乘法(G-OLS)的模糊辨识策略.该策略首先运用两阶段模糊曲线方法(TSFC)量化各输入变量与输出之间的关联性,从而依据权重指标筛选出对系统行为影响显著的重要输入变量.接着,采用高斯型隶属度函数为模糊模型确立前提参数,以确保模型能够准确捕捉输入与输出间的模糊逻辑关系.最后,通过正交最小二乘法(OLS)高效且准确地辨识出模糊模型的结论参数,从而完成整个模型的构建.为了验证这一策略的有效性,本文选取了两个具有国际标准的例题进行仿真实验:Box-Jenkins煤气炉数据和Mackey-Glass混沌时间序列.通过对这两个例题的模糊建模过程,本文方法展现出了在辨识精度和模型简洁性方面的优势,证明了其在非线性动态系统辨识领域的实用性和有效性.这一研究不仅为模糊辨识提供了新的思路和方法,也为非线性动态系统的建模和控制提供了有力的支持.

关键词：非线性系统辨识 T-S模糊模型重要输入变量选择正交最小二乘法

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基于小波包-交叉频率相干性的肌间耦合特性

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生物医学工程学杂志 2020年第2期37卷 288-295页

作者：杜义浩白晓林杨文娟郑霖谢平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

人体运动控制系统具有高度的非线性特性,通过量化评价表面肌电(sEMG)信号间的非线性耦合强度,可以得到运动相关肌肉的功能状态,进而探究人体运动控制的机制。本文将小波包分解和n∶m相干性分析相结合,构建基于小波包-n∶m相干性的肌间... 详细信息

人体运动控制系统具有高度的非线性特性,通过量化评价表面肌电(sEMG)信号间的非线性耦合强度,可以得到运动相关肌肉的功能状态,进而探究人体运动控制的机制。本文将小波包分解和n∶m相干性分析相结合,构建基于小波包-n∶m相干性的肌间交叉频率耦合分析模型,探究肌电信号间的非线性耦合关系。在维持30%最大自主收缩力(MVC)的肘部屈伸状态下,采集20名健康成年人的sEMG信号,首先基于小波包分解获取子带分量,然后将子带信号进行n∶m相干性计算,分析肌间耦合特征。结果表明:30%MVC的肘部屈曲运动下,协同肌对和拮抗肌对的线性耦合(频率比为1∶1时)强度高于非线性耦合(频率比为1∶2、2∶1和1∶3、3∶1时);对于肌间非线性耦合,随着频率比的增大,耦合强度随之降低,且频率比为n∶m和m∶n之间没有明显的耦合强度差异;beta和gamma频段内的肌间耦合主要体现在协同肌对之间的线性耦合(1∶1)和低频率比的非线性耦合(1∶2、2∶1)以及拮抗肌对之间的线性耦合上。以上说明:小波包-n∶m相干性方法可以定性、定量地描述肌间非线性耦合强度,为深入揭示人体运动控制机制和运动功能障碍患者的康复评价提供理论参考。

关键词：肌电信号小波包分解 n∶m相干性分析非线性耦合

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基于改进变分模态分解的滚动轴承故障诊断方法

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计量学报 2020年第6期41卷 717-723页

作者：孟宗吕蒙殷娜李晶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

提出一种改进变分模态分解的轴承故障信号诊断方法。使用改进的奇异值分解降噪方法对信号进行降噪,然后对信号进行变分模态分解;利用分量信号的能量之和占原信号能量的比值,判断变分模态分解的分解效果,从而找出最佳分解层数;根据分量... 详细信息

提出一种改进变分模态分解的轴承故障信号诊断方法。使用改进的奇异值分解降噪方法对信号进行降噪,然后对信号进行变分模态分解;利用分量信号的能量之和占原信号能量的比值,判断变分模态分解的分解效果,从而找出最佳分解层数;根据分量信号间的相关系数,判断中心频率相邻的分量信号是否来自信号中的同一调制部分;最后通过主要分量的包络谱找出故障特征频率,判断故障类型。通过对仿真信号和实际轴承故障信号进行处理,成功提取微弱频率特征信息,验证了该方法的有效性。

关键词：计量学滚动轴承故障诊断变分模态分解奇异值分解

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