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方形锂离子电池热性能的实验与模拟研究
1
作者 黄晓璜 盛健 邹艳芳 《大学物理实验》 2025年第1期1-7,共7页
锂离子电池在使用过程中产生的热量和热管理问题对其性能和安全性产生重要影响。通过实验研究了方形锂离子电池的热特性。实验采用混合功率脉冲测试方法,得到了不同环境温度、不同放电倍率下,放电过程中欧姆内阻和极化内阻值,以及电动... 锂离子电池在使用过程中产生的热量和热管理问题对其性能和安全性产生重要影响。通过实验研究了方形锂离子电池的热特性。实验采用混合功率脉冲测试方法,得到了不同环境温度、不同放电倍率下,放电过程中欧姆内阻和极化内阻值,以及电动势温度变化系数,并分析了不同环境温度、放电倍率和荷电状态对电池的影响。同时,拟合出了电池内热源与荷电状态的关系式,并利用COMSOL软件对不同环境温度和不同放电倍率下电池的温度场进行了模拟。实验结果表明,随着环境温度和放电倍率的增加,电池的欧姆内阻和极化内阻增加,且内阻的变化与电池的荷电状态密切相关。研究结果可为电池热管理提供理论依据,为未来电池设计和安全性评估提供参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 热特性 内阻 温度场
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光束相干性调控与测量实验设计
2
作者 王孝艳 吴彤 +2 位作者 罗玉珍 罗松杰 蒲继雄 《大学物理实验》 2025年第1期8-11,共4页
相干性是描述光场性质的一个重要参量,光场的相干性对于干涉测量、全息术和激光显示与成像等光学应用具有重要意义。目前的光学实验中基本没有涉及测量光场相干性的实验。设计了一种光束相干性调控与测量的实验装置,以高相干性的激光为... 相干性是描述光场性质的一个重要参量,光场的相干性对于干涉测量、全息术和激光显示与成像等光学应用具有重要意义。目前的光学实验中基本没有涉及测量光场相干性的实验。设计了一种光束相干性调控与测量的实验装置,以高相干性的激光为光源,利用转动的随机相位板降低其相干性,并利用干涉测量光束的相干性。激光器输出的激光经过一个扩束系统对光斑进行放大,在扩束系统的共焦点附近放入旋转的随机相位板,通过控制随机相位板与共焦点之间的距离,可以有效改变光束的相干性。利用干涉实验测量条纹的对比度,定量衡量光束的相干特性。实验设计装置简单,调节方便,易于实现。通过该实验有助于更深入地理解光束的相干性描述及其测量。 展开更多
关键词 相干性调控 相干性测量 干涉 条纹对比度
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面向“工程教育”的物理类“光学设计”课程教学改革探索
3
作者 张磊 《大学物理实验》 2025年第2期109-115,共7页
对照教育部发布的《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》和《关于一流本科课程建设的实施意见》要求,按照“工程教育专业认证”要求,对本科“光学设计”课程教学模式和机制进行了改革探索。建立了“理论-案例... 对照教育部发布的《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》和《关于一流本科课程建设的实施意见》要求,按照“工程教育专业认证”要求,对本科“光学设计”课程教学模式和机制进行了改革探索。建立了“理论-案例-项目”三段融合式教学模式,形成了产学协同、科教协同、全媒体协同等多元协同教学机制,形成了“企业设计师讲堂”等特色机制,建立了全过程成绩评价制度,并针对教学改革初步效果进行了分析。 展开更多
关键词 工程认证 光学设计 三段融合教学 多元协同育人 过程评价
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基于毛细现象和迈克尔逊干涉法测量液体的折射率
4
作者 朱超瑜 蔡佳亮 +5 位作者 庞松泽 韩文庆 魏平 高丽 陈小艺 李萍 《大学物理实验》 2025年第2期13-15,36,共4页
结合毛细现象和迈克尔逊干涉原理测量液体折射率。首先推导了干涉条纹吞(或吐)的速度与液体折射率的关系式。实验记录了液体经毛细管流出时干涉条纹吞(或吐)的变化视频。编写Matlab程序对视频进行数据处理得到干涉条纹吞(或吐)的速率,... 结合毛细现象和迈克尔逊干涉原理测量液体折射率。首先推导了干涉条纹吞(或吐)的速度与液体折射率的关系式。实验记录了液体经毛细管流出时干涉条纹吞(或吐)的变化视频。编写Matlab程序对视频进行数据处理得到干涉条纹吞(或吐)的速率,代入关系式计算得到了液体折射率,其相对误差为0.76%。实现了液体折射率方便,快捷,准确测量。 展开更多
关键词 液体折射率 迈克尔逊干涉 毛细现象
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基于LabVIEW的虚拟函数发生器设计
5
作者 陈家昊 张嘉宝 +2 位作者 孙科学 邹辉 张瑛 《大学物理实验》 2025年第2期97-103,共7页
为克服传统实验仪器价格昂贵、教学需固定场所的问题,采用STM32F103单片机设计了基于MAX038的函数信号发生器,同时运用LabVIEW开发平台设计了一个包含信号源与示波器的虚拟仪器。为了论证设计的正确性和简化设计复杂度,利用Altium Desin... 为克服传统实验仪器价格昂贵、教学需固定场所的问题,采用STM32F103单片机设计了基于MAX038的函数信号发生器,同时运用LabVIEW开发平台设计了一个包含信号源与示波器的虚拟仪器。为了论证设计的正确性和简化设计复杂度,利用Altium Desinger设计印制电路板(PCB)样品板进行硬件测试,完成设计和安装。文中利用上位机软件生成各种常用波形,再将数据通过串行通信口发送到单片机,进而控制MAX038电路输出各种波形的模拟信号。本设计能够产生正弦波、三角波、方波等常用波形,输出频率范围为0至20 MHz,且具有独立的占空比和频率调节功能。实验结果表明该系统产生的波形清晰,频率、相位和幅度稳定。 展开更多
关键词 LABVIEW 信号发生器 STM32F103 MAX038 虚拟仪器
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基于Desmos软件的热敏电阻温度计关键参数的研究
6
作者 颜逸凡 原安娟 +4 位作者 朱月琪 陕晶晶 崔敏 雷宇 王丽香 《大学物理实验》 2025年第2期104-108,共5页
在“热敏电阻温度计的设计与定标”实验中,电桥比率臂上两个电阻的合理选取对实验设计的成败起到了关键作用,它们不仅影响了比较臂电阻的阻值和电源电压,还关系到了热敏电阻功率和定标曲线的线性程度。作者借助于Desmos软件,运用微积分... 在“热敏电阻温度计的设计与定标”实验中,电桥比率臂上两个电阻的合理选取对实验设计的成败起到了关键作用,它们不仅影响了比较臂电阻的阻值和电源电压,还关系到了热敏电阻功率和定标曲线的线性程度。作者借助于Desmos软件,运用微积分、数形结合等数学思想,确定了比率臂电阻R_(1),R_(2)在热敏电阻最大功率约束下对微安表示数与温度线性关系影响的标准,并获得了相对最优的参数取值。在使用最优参数组合时,电路既满足功率要求,又能使定标曲线的线性程度达到最优,整体设计达到了预期目的。 展开更多
关键词 非平衡电桥 Desmos 热敏电阻 温度计
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基于STM32-Tracker实验系统研究热机效率提高的途径
7
作者 韩海英 杜若舟 +4 位作者 刘雅楠 萨仁高娃 黄修心 刘子涵 蔡春雨 《大学物理实验》 2025年第1期105-112,共8页
本研究聚焦于热机效率测量,旨在为大学物理自主设计性实验提供创新思路与方法。通过精心设计改良的斯特林热机,并搭建全新的STM32-Tracker实验系统,实现了对斯特林热机实际工作过程中压强和体积实时数据的精准获取。利用该系统绘制出循... 本研究聚焦于热机效率测量,旨在为大学物理自主设计性实验提供创新思路与方法。通过精心设计改良的斯特林热机,并搭建全新的STM32-Tracker实验系统,实现了对斯特林热机实际工作过程中压强和体积实时数据的精准获取。利用该系统绘制出循环过程的压强-体积(P-V)图,借助数据处理软件深入探究了热机的热效率。研究发现,改良后的热机在添加回热钢丝后展现出显著性能提升。回热钢丝的质量增加不仅促使热机转速加快,还使压强和体积的变化周期明显缩短。尤为重要的是,热机效率随回热钢丝质量的增加而显著提高。这一成果充分证明了回热钢丝在热机工作过程中起到了类似回热器的关键作用,有效提升了热机的能量转换效率。这一实验系统具有成本低廉、操作简便的显著优势,有助于激发学生对物理实验的浓厚兴趣,加深学生对热机相关知识的理解与运用能力,为大学物理实验教学及热机研究提供了一定的参考价值,对开发设计性实验具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 斯特林热机 效率 热力学 物理实验
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液体黏滞系数实验测量条件的探究
8
作者 马嘉伟 郭娟娟 +1 位作者 罗海军 黄运米 《大学物理实验》 2025年第2期32-36,共5页
当前有关液体黏滞系数实验研究主要集中于测量方法与器材改进,却较少从液体无限深广以及小球运动区间要求匀速运动等实验条件来展开研究。基于此,利用改进后的激光网面法液体黏滞系数实验装置对实验条件进行研究,得到了实验条件中的要... 当前有关液体黏滞系数实验研究主要集中于测量方法与器材改进,却较少从液体无限深广以及小球运动区间要求匀速运动等实验条件来展开研究。基于此,利用改进后的激光网面法液体黏滞系数实验装置对实验条件进行研究,得到了实验条件中的要求选择匀速运动区间的选择依据及非无限深广对液体黏滞系数的影响关系。通过对液体黏滞系数实验条件的研究,不仅提高了实验的严谨性,丰富了实验内容,还拓展学生实验视野,有效培养学生的创新思维和创新能力。 展开更多
关键词 激光网面 落球法 黏滞系数 无限深广 匀速运动区间
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基于Python的全域双点光源干涉仿真
9
作者 肖同悦 黄文瑞 +1 位作者 黄佳燏 王凤鹏 《大学物理实验》 2025年第2期59-63,共5页
两个点光源的干涉现象是波动光学的重要基础。为了直观展示双点光源在全域空间的干涉现象,基于Python软件设计了一个仿真程序。在三维空间坐标中构建光源和光屏,根据两个点光源到达光屏上各点的光程差,计算出相应的干涉光强。使用旋转... 两个点光源的干涉现象是波动光学的重要基础。为了直观展示双点光源在全域空间的干涉现象,基于Python软件设计了一个仿真程序。在三维空间坐标中构建光源和光屏,根据两个点光源到达光屏上各点的光程差,计算出相应的干涉光强。使用旋转矩阵对光屏的位置和坐标进行变换,从而可以得到全域空间的干涉条纹。结果表明,该仿真程序可以方便地调节各种参数,直观连续地展示全域空间的干涉条纹图样,有利于帮助学生更好地理解光的干涉原理。 展开更多
关键词 PYTHON 双点光源干涉 全域空间 旋转矩阵 可视化
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高空台管网系统流动参数的变化规律与相关性分析
10
作者 陈律江 张健平 +3 位作者 张松 但志宏 聂博文 杨豪 《大学物理实验》 2025年第2期80-91,共12页
针对目前高空台模拟系统将两调节阀间的管道作为1个控制模型致使控制精度低的问题,采用Fluent软件分析了管径、进口段长度、出口段长度和弯头类型对高空台管网系统流动参数的影响。结果表明:管径、进口段长度和弯头类型对流动参数影响较... 针对目前高空台模拟系统将两调节阀间的管道作为1个控制模型致使控制精度低的问题,采用Fluent软件分析了管径、进口段长度、出口段长度和弯头类型对高空台管网系统流动参数的影响。结果表明:管径、进口段长度和弯头类型对流动参数影响较大,管径和进口段长度增加,流动参数变化减小,且45°弯头流动参数变化大于90°弯头。此外,管径增加,进口段突变位置对应的管道长度系数为0.8~0.9,45°弯头出口段突变位置约为0.1,90°弯头出口段突变位置约为0.15~0.27。进口段长度增加,进口段突变位置约为0.35~0.95,45°弯头出口段突变位置约为0.05~0.084,90°弯头出口段突变位置约为0.1。而出口段长度增加,只会影响出口段突变位置,约为0.04~0.44。在此基础上,通过斯皮尔曼相关性分析获得影响进、出口段突变位置的主次顺序为进口段长度>管径>出口段长度>弯头类型,出口段长度>管径>弯头类型>进口段长度。 展开更多
关键词 高空台 管网系统 流动参数 变化规律 相关性分析
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Python在光的干涉和半波损失中的应用
11
作者 迟逢逢 邢岩 +1 位作者 刘金祥 刘胜利 《大学物理实验》 2025年第1期88-93,99,共7页
光的半波损失对干涉图样有重要影响,以劳埃德镜干涉和牛顿环的等厚干涉为例,探讨了介质分界面处反射光的电矢量方向,分析了干涉装置中出现的半波损失现象。基于Python语言,模拟了不同条件下的劳埃德镜干涉和牛顿环等厚干涉的条纹图样,... 光的半波损失对干涉图样有重要影响,以劳埃德镜干涉和牛顿环的等厚干涉为例,探讨了介质分界面处反射光的电矢量方向,分析了干涉装置中出现的半波损失现象。基于Python语言,模拟了不同条件下的劳埃德镜干涉和牛顿环等厚干涉的条纹图样,并在牛顿环装置中对比展示了有无半波损失对干涉条纹的影响。将计算机编程语言融入理论和实验教学中,将理论公式和实验数据可视化,有助于提高教学效果,加深学生对基本原理的理解,激发学生的创新思维。 展开更多
关键词 PYTHON 干涉 半波损失 劳埃德镜 牛顿环
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基于碰撞模型的台球击球问题探究
12
作者 王新光 张晨斌 +1 位作者 庹忠曜 陈伟 《大学物理实验》 2025年第1期81-87,共7页
台球是一项充满策略性与技巧性的运动,单次出杆击球全过程中,球杆击球、白球与目标球碰撞以及白球与台边的碰撞,可近似视为理想的完全弹性碰撞。针对以上三类情形,建立台球碰撞及其运动的理想物理模型,基于动量定理、转动定律、动量守... 台球是一项充满策略性与技巧性的运动,单次出杆击球全过程中,球杆击球、白球与目标球碰撞以及白球与台边的碰撞,可近似视为理想的完全弹性碰撞。针对以上三类情形,建立台球碰撞及其运动的理想物理模型,基于动量定理、转动定律、动量守恒定律和机械能守恒定律等物理原理,探究球杆击打白球时的力、白球碰撞目标球的角度与白球终态方位之间的关系并开展分析,为提高击球效率提供理论参考。通过台球碰撞运动的实例,使学生深入理解物理规律及其应用,激发学生的学习兴趣和创新思维。 展开更多
关键词 台球运动 碰撞模型 击球控制 物理原理
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利用激光测距仪测定气垫导轨上滑块阻力系数的研究
13
作者 程昕宇 张清昊 肖婷 《大学物理实验》 2025年第1期39-43,共5页
采用激光测距仪结合编程技术对气垫导轨上滑块弹簧振子阻尼运动的阻力系数进行数据测量采集和分析,并探究气垫风速和滑块质量的影响。通过建模对阻力系数进行深入分析和讨论。研究发现阻力系数和阻尼常量随风速增加呈现先下降、再缓慢增... 采用激光测距仪结合编程技术对气垫导轨上滑块弹簧振子阻尼运动的阻力系数进行数据测量采集和分析,并探究气垫风速和滑块质量的影响。通过建模对阻力系数进行深入分析和讨论。研究发现阻力系数和阻尼常量随风速增加呈现先下降、再缓慢增加,而后快速增加的趋势;同等风速条件下,滑块质量越大,阻尼常量越小,而阻力系数则在质量增大到一定程度后才会增加。该结果为优化气垫导轨上的实验条件提供了参考。 展开更多
关键词 气垫导轨 阻尼振动 阻力系数 激光测距
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基于临界全反射的透明液体浓度测量
14
作者 苏天泽 谢李可 +4 位作者 周鑫祎 李想 周梓豪 汪海 金三梅 《大学物理实验》 2025年第1期30-33,共4页
基于全反射原理,本研究开发了一种创新的液体浓度测量方法。通过设计的容器承载待测溶液,并借助手机录制光线在液体表面发生全反射的过程,我们准确地测量了全反射的临界角。通过临界角和相关方程,进而推导出透明液体的折射率和浓度值。... 基于全反射原理,本研究开发了一种创新的液体浓度测量方法。通过设计的容器承载待测溶液,并借助手机录制光线在液体表面发生全反射的过程,我们准确地测量了全反射的临界角。通过临界角和相关方程,进而推导出透明液体的折射率和浓度值。本实验不仅采用了直观的光学方法,还结合了手机软件的应用,从而有效降低了测量误差,减少了装置成本,操作方便。此外,这种实验设计思路的拓宽,使得光学实验更加贴近日常生活,易于推广和普及。 展开更多
关键词 液体浓度 全反射临界角 液体折射率 角度测量
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双层介孔SiO_(2)减反膜的制备及光学性能分析
15
作者 张子潮 肖志葳 +2 位作者 贾红宝 王颖 朱世海 《大学物理实验》 2025年第2期37-41,共5页
以三嵌段共聚物F127和阳离子聚合物纳米乳液CPN为模板剂,以正硅酸四乙酯为前驱物,在酸催化的醇体系中制备SiO_(2)溶胶。利用Filmstar薄膜设计软件构建膜系结构,采用提拉法在石英基底上制备出厚度精确可控的双层宽谱带减反射介孔SiO_(2)... 以三嵌段共聚物F127和阳离子聚合物纳米乳液CPN为模板剂,以正硅酸四乙酯为前驱物,在酸催化的醇体系中制备SiO_(2)溶胶。利用Filmstar薄膜设计软件构建膜系结构,采用提拉法在石英基底上制备出厚度精确可控的双层宽谱带减反射介孔SiO_(2)膜。采用原子力显微镜、扫描电镜、透射电镜、N_(2)吸附-脱附分析仪、紫外-可见-近红外分光光度计等对薄膜形貌、结构和光学性能进行表征分析。结果表明,双层介孔SiO_(2)减反膜在300~800 nm范围内平均透过率实际可高达98.9%。 展开更多
关键词 溶胶-凝胶 介孔SiO_(2)薄膜 宽谱带 减反射膜
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基于LED阵列的单像素成像光电综合教学实验设计
16
作者 袁仁智 杨闯 彭木根 《大学物理实验》 2025年第2期1-5,共5页
基于单像素成像原理设计了光电综合教学实验。具体实验流程包括基于现场可编程门阵列的哈达玛掩膜信号生成、基于LED阵列的单像素成像光路搭建以及基于Matlab信号处理的目标图像重建。实验设计结合了电学、光学、计算机编程、硬件编程... 基于单像素成像原理设计了光电综合教学实验。具体实验流程包括基于现场可编程门阵列的哈达玛掩膜信号生成、基于LED阵列的单像素成像光路搭建以及基于Matlab信号处理的目标图像重建。实验设计结合了电学、光学、计算机编程、硬件编程等技术,具有搭建成本低、实验流程简单、实验原理清晰、学生参与度高、学习获得感强等优势,能有效增强学生对光学成像技术和软硬件编程技术的熟练程度和实操能力。 展开更多
关键词 实验教学 单像素成像 现场可编程门阵列设计 LED阵列
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一种改进瑞利盘测量声强的方法
17
作者 任欣欣 买子桐 +2 位作者 陶诗华 赵煜捷 贺西平 《大学物理实验》 2025年第1期64-68,共5页
提出了一种测量瑞利盘转动频率来确定声强级的改进的测量声强的方法。理论分析了圆盘在平面波声场中的运动,推导得到其转动微分方程,数值计算了瑞利盘转动角度的时域图和频域图及不同声强级声场中圆盘的平衡位置。根据转动角度的频域图... 提出了一种测量瑞利盘转动频率来确定声强级的改进的测量声强的方法。理论分析了圆盘在平面波声场中的运动,推导得到其转动微分方程,数值计算了瑞利盘转动角度的时域图和频域图及不同声强级声场中圆盘的平衡位置。根据转动角度的频域图,得到不同参数瑞利盘的声强级-转动频率关系曲线。对不同悬线直径的瑞利盘进行测试,实验结果与理论计算符合,相对误差在0.01%~3.03%之间,尤其在高声强级范围内表现出更高精度。与传统利用复杂光学系统测量圆盘转动平衡位置的方法相比,该方法操作简便、精度更高。 展开更多
关键词 瑞利盘 声强级 数值计算 转动频率
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深度学习算法在三维亥姆霍兹线圈磁场测量中的应用探索
18
作者 彭妙 黄志越 +3 位作者 段显 罗茗峰 刘佳 钟宏华 《大学物理实验》 2025年第2期46-52,共7页
三维亥姆霍兹线圈测磁场是大学物理实验中重要的电磁学实验,旨在教授学生掌握弱磁场测量方法、证明磁场叠加原理以及绘制磁感应强度分布图。在三维亥姆霍兹线圈磁场测量实验中引入深度学习算法,不仅在大数据量的实验背景下提高了实验效... 三维亥姆霍兹线圈测磁场是大学物理实验中重要的电磁学实验,旨在教授学生掌握弱磁场测量方法、证明磁场叠加原理以及绘制磁感应强度分布图。在三维亥姆霍兹线圈磁场测量实验中引入深度学习算法,不仅在大数据量的实验背景下提高了实验效率,还可用于无损检测金属薄片表面复杂裂纹。该实验案例为大学物理实验与人工智能交叉融合及学科竞赛提供新思路,为物理实验智能化教学改革提供了有力支撑,展示了人工智能融入传统教学的可行性,预示着未来物理实验教学的智能化趋势。 展开更多
关键词 电磁学实验 深度学习 三维亥姆霍兹线圈 教学改革
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纹影法探究液体流场的压缩系数
19
作者 曲蔚淳 金佳贤 +3 位作者 杨光辉 陈睿佳 孟文娟 李斌 《大学物理实验》 2025年第2期25-31,共7页
为了克服传统测量技术的局限性,实现液体压缩系数的定量测量,通过结合超声波表征技术和纹影成像技术,设计并实现了一套高精度、非接触式的液体压缩系数测量系统。该系统利用计算机图像处理技术,显著提升了实验数据的精度,并有效排除了... 为了克服传统测量技术的局限性,实现液体压缩系数的定量测量,通过结合超声波表征技术和纹影成像技术,设计并实现了一套高精度、非接触式的液体压缩系数测量系统。该系统利用计算机图像处理技术,显著提升了实验数据的精度,并有效排除了测量过程中的外界干扰。引入了机器学习,基于神经网络算法深入分析了化学溶液的压缩系数与其密度和超声波波长之间的内在联系,并构建了相应的预测模型。研究结果为液体物理性质的精密测量提供了新的实验方法,同时为相关领域的进一步研究和实际应用提供了坚实的数据支撑和理论基础。 展开更多
关键词 纹影成像法 液体压缩系数 非接触式测量 机器学习算法
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基于STM32的智能物流小车设计
20
作者 吴润强 杨祎晨 +4 位作者 王硕阳 刘禹明 李欣迪 邓兴启 孙科学 《大学物理实验》 2025年第2期53-58,103,共7页
智能物流小车作为现代运输系统的重要组成部分,凭借其高效、精确的操作特性,正逐步改变传统物流模式。本文设计了一种基于深度学习算法的嵌入式智能物流小车,该方案利用K210视觉处理模块与深度学习算法相结合,通过控制机械臂最终实现物... 智能物流小车作为现代运输系统的重要组成部分,凭借其高效、精确的操作特性,正逐步改变传统物流模式。本文设计了一种基于深度学习算法的嵌入式智能物流小车,该方案利用K210视觉处理模块与深度学习算法相结合,通过控制机械臂最终实现物体的识别、抓取以及高效的搬运,具有低成本、低能耗、高精确度等优点,对现代智能物流行业的发展具有一定的研究价值。 展开更多
关键词 物流小车 STM32 视觉模块
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