CFRP超声加工技术研究进展

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作者 庄百亮 朱卓志 +2 位作者 丁凯 许超 庞昊斐 《宇航材料工艺》 北大核心 2025年第3期1-11,共11页

碳纤维复合材料(CFRP)的力学性能呈各向异性且层间连接强度差,常规加工中易出现加工缺陷,严重制约其推广和使用。超声加工技术在常规机械加工的基础上叠加高频超声振动,有效降低切削力和切削温度,抑制CFRP加工缺陷产生,得到较为广泛的... 碳纤维复合材料(CFRP)的力学性能呈各向异性且层间连接强度差,常规加工中易出现加工缺陷,严重制约其推广和使用。超声加工技术在常规机械加工的基础上叠加高频超声振动,有效降低切削力和切削温度,抑制CFRP加工缺陷产生,得到较为广泛的应用。本文基于CFRP超声加工技术研究现状,简述超声加工技术的超声振动刀柄、无线传输系统和超声电源的系统组成,从运动学特性、切削力、切屑形成机制等角度分析超声加工的材料去除及缺陷形成机理,探讨CFRP加工过程中分层、毛刺、撕裂等加工损伤成因、检测方法和超声加工的抑制作用,总结超声加工的工艺优势、应用模式及工艺参数对超声加工效果影响规律,并对超声加工技术发展趋势进行展望。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料(CFRP) 超声加工 加工机理 加工工艺 研究进展

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基于CARS和1D-CNN联合的XRF土壤重金属超标分析方法研究 被引量：5

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作者 杨婉琪 李智琪 +2 位作者 李福生 吕树彬 樊佳婧 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期670-674,共5页

随着社会现代化进程的迈进,愈加频繁的人类活动加剧了土壤重金属污染。当土壤中重金属元素含量超过风险筛选值时,会经过食物链摄入人体,过量的重金属累积对人体健康造成损害。筛选出具有重金属污染风险的土壤是治理土壤污染的重要环节... 随着社会现代化进程的迈进,愈加频繁的人类活动加剧了土壤重金属污染。当土壤中重金属元素含量超过风险筛选值时,会经过食物链摄入人体,过量的重金属累积对人体健康造成损害。筛选出具有重金属污染风险的土壤是治理土壤污染的重要环节。采用X射线荧光(XRF)光谱仪获取了59份国家标准土壤样品的光谱数据,然后对其进行小波阈值去噪和迭代离散小波变换本底扣除等预处理;运用基于竞争性自适应重加权采样(CARS)算法对土壤中的重金属元素进行谱线筛选;将筛选后的结果作为模型的输入,通过建立1D-CNN模型预测土壤样本是否具有重金属污染的风险。实验结果显示,通过CARS算法采样后的特征通道数大幅度减少,Ni、Cu、As、Pb元素从原来的2048个特征点分别减少为37、53、37、45个,为原来通道数的1.81%~2.59%。相较于不筛选和连续投影(SPA)筛选方法,结合CARS算法的1D-CNN模型在判断土壤样品是否有Ni、Cu、As、Pb元素污染风险时的准确率分别可以达到96.67%,93.22%,91.67%,88.33%。经CARS筛选,1D-CNN比偏最小二乘回归(PLSR)方法在预测准确性方面有明显优势。提出的CARS-1D-CNN算法在提高模型预测准确率的同时减少了模型的计算量,对于XRF光谱土壤重金属元素污染风险筛选具有较好的理论指导和应用价值。 展开更多

关键词 X射线荧光光谱 重金属 竞争性自适应重加权采样 一维卷积神经网络

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斜槽式超声变幅杆纵扭特性研究 被引量：11

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作者 张巧丽 张建富 +2 位作者 冯平法 郁鼎文 吴志军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期58-64,78,共8页

利用斜槽式结构进行模式转换能有效实现纵扭复合,其局限在于设计不合理会导致纵扭转换效率低下。通过分析纵波斜入射固-气界面的反射和折射特性,仿真不同斜槽结构下的变幅杆在其谐振状态下的纵扭转换效率,探究了斜槽的角度、宽度、个数... 利用斜槽式结构进行模式转换能有效实现纵扭复合,其局限在于设计不合理会导致纵扭转换效率低下。通过分析纵波斜入射固-气界面的反射和折射特性,仿真不同斜槽结构下的变幅杆在其谐振状态下的纵扭转换效率,探究了斜槽的角度、宽度、个数、深度、长度等因素对纵扭模式转换效率的影响。仿真结果表明:存在最佳的斜槽角度和斜槽宽度,使得纵扭转换效率最大;斜槽个数的增加能明显提升纵扭转换效率,且最佳斜槽宽度随斜槽个数增大而减小;斜槽深度和斜槽长度越大,纵扭转换效率越大,但达到一定长度值时趋于稳定。进而,通过对优化设计后的斜槽式变幅杆进行试验测试,验证了该研究的有效性,试验条件下获得的纵振和扭转幅值分别为9.5μm和29μm。 展开更多

关键词 超声振动 纵扭复合 斜槽式 优化设计

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一种锥形定位节面变幅杆结构优化设计研究 被引量：5

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作者 周辉林 张建富 +2 位作者 冯平法 郁鼎文 吴志军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期111-116,共6页

为提高变幅杆的振动传递及振幅输出特性,基于解析法设计了具有锥形定位节面结构的旋转超声加工变幅杆,通过预应力模态分析与谐响应分析进行了优化设计;通过响应面优化方法建立27个优化设计点,分别以放大系数最大化、最大等效应力最小化... 为提高变幅杆的振动传递及振幅输出特性,基于解析法设计了具有锥形定位节面结构的旋转超声加工变幅杆,通过预应力模态分析与谐响应分析进行了优化设计;通过响应面优化方法建立27个优化设计点,分别以放大系数最大化、最大等效应力最小化与谐振频率最接近理论设计频率为第一、第二与第三优化目标,并提出一种5阶模态频响曲面验证方法,通过(2~6)阶5个模态频响曲面分析结果对优化设计点的最优优化解进行验证。研究表明,基于该研究提出的方法,结构优化设计后的变幅杆能够提高放大系数,降低最大等效应力,并使谐振频率接近理论设计频率,提高超声加工的能量利用率。对旋转超声加工装备的性能研究与开发具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 旋转超声加工 锥形定位节面 响应面优化方法 有限元仿真分析 最优优化解

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钛合金超声振动钻削工艺特性仿真及试验研究 被引量：17

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作者 赵甘霖 冯平法 张建富 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1597-1605,共9页

针对钛合金传统钻削中存在的切削力大、切削温度高和加工质量差等问题,研究了钛合金超声振动钻削工艺特性。首先,通过超声振动钻削的运动方程,分析了其断续切削和高速切削的特性;然后,利用Deform-3D对钛合金超声振动力钻削的轴向力、扭... 针对钛合金传统钻削中存在的切削力大、切削温度高和加工质量差等问题,研究了钛合金超声振动钻削工艺特性。首先,通过超声振动钻削的运动方程,分析了其断续切削和高速切削的特性;然后,利用Deform-3D对钛合金超声振动力钻削的轴向力、扭矩和切削温度进行了仿真,并通过超声振动钻削试验研究了轴向力、扭矩和出口毛刺相对传统钻削的变化。结果表明:钛合金超声振动钻削可以降低平均轴向力约20%,降低平均扭矩约40%,降低平均切削温度50%以上,钛合金超声加工孔的加工质量明显优于传统加工。钛合金超声纵扭复合振动钻削相比超声一维纵振钻削可以进一步降低钻削轴向力、扭矩和切削温度,体现出更好的钻削工艺特性。 展开更多

关键词 钛合金 超声振动钻削 纵扭复合振动 切削力 扭矩 切削温度

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光学频率梳的相干合成研究进展 被引量：2

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作者 马骏超 孟丽丽 +4 位作者 张瑞雪 卓笑 倪凯 吴冠豪 孙栋 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1056-1068,共13页

光学频率梳(光频梳)具有脉冲宽度窄、频率精度高、频率梳齿稳定以及相干性好等优良的时频域特性,近年来成为超快激光技术及计量科学等领域的研究热点,并发展成为一种重要的科研工具。近期,一类基于光频梳相干合成的新型光源,可实现对光... 光学频率梳(光频梳)具有脉冲宽度窄、频率精度高、频率梳齿稳定以及相干性好等优良的时频域特性,近年来成为超快激光技术及计量科学等领域的研究热点,并发展成为一种重要的科研工具。近期,一类基于光频梳相干合成的新型光源,可实现对光的偏振或轨道角动量进行射频波段的周期性且高速稳定的调制。本文从光频梳的基本概念出发,分别就偏振调制和轨道角动量调制两个方面,详细介绍了基于光频梳相干合成新型光源的基本原理、实验技术以及表征手段等的最新研究进展。最后简要讨论光频梳相干合成技术在固体光谱学、光学操控、光与物质相互作用等领域的应用前景。 展开更多

关键词 光学频率梳 相干合成 偏振调制 轨道角动量调制

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数控加工原位检测系统中检测规划关键技术研究 被引量：1

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作者 沈通 吴志军 +2 位作者 张建富 杨建新 曾龙 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第8期113-117,共5页

原位检测对于大型薄壁结构件加工质量控制具有重要意义。为提高检测效率和实现检测自动化,对数控加工原位检测系统中检测特征提取、测点规划等关键技术进行了研究,提出了检测特征的图表示方法和一种基于规则的测点采样方法,并基于CATIA/... 原位检测对于大型薄壁结构件加工质量控制具有重要意义。为提高检测效率和实现检测自动化,对数控加工原位检测系统中检测特征提取、测点规划等关键技术进行了研究,提出了检测特征的图表示方法和一种基于规则的测点采样方法,并基于CATIA/CAA二次开发工具设计开发了一套检测规划系统,对上述功能进行了实现。实例表明,研发的系统能够快速准确地完成复杂工件的检测规划。 展开更多

关键词 检测规划 CATIA二次开发 检测特征提取 测点规划

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无人飞行器电传操纵系统的MEMS加速度计零偏特性研究 被引量：2

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作者 钟伦超 王晓浩 +4 位作者 钟磊 刘洋 尹君 鲁信琼 张秘 《电子测量技术》 2018年第9期41-45,共5页

零偏是研究MEMS加速度计的重要性能指标之一。通过对给定的加速度计进行大量实验得出其零偏的随机误差特性、温度特性、大过载环境下的变化规律,解算出MEMS加速度计的零偏、零偏稳定性、零偏重复性,得出该加速度计具有较好的稳定性能,... 零偏是研究MEMS加速度计的重要性能指标之一。通过对给定的加速度计进行大量实验得出其零偏的随机误差特性、温度特性、大过载环境下的变化规律,解算出MEMS加速度计的零偏、零偏稳定性、零偏重复性,得出该加速度计具有较好的稳定性能,为零偏补偿提供保障。建立零偏温度模型,在不同温度下进行零偏温度补偿实验,通过最小二乘法拟合得到MEMS加速度计的温度标度因数和温度零偏。实验结果表明,该补偿方法操作简便,能够有效补偿温度引起的MEMS加速度计测量误差,具有较强的工程使用价值。补偿后进行大过载环境下的实验研究,结果表明MEMS惯性器件重新稳定的时间在1-2s之间,大过载环境对MEMS惯性器件零偏影响很小,再次验证了该补偿方法的可行性。 展开更多

关键词 MEMS加速度计 机械零位 零偏 最小二乘法

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直驱型VICTS卫星通信天线的多层电机容错控制算法

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作者 禹新路 王丹 张鹏启 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期145-153,共9页

针对载体冲击造成直驱型VICTS卫星天线的多层同轴系统功能层运动失控的问题,进行了失控现象故障容错控制算法研究。首先对多层同轴直驱伺服系统进行数学模型及系统组成分析;其次基于失控层的运动状态和冲击故障发生条件,提出一种新型针... 针对载体冲击造成直驱型VICTS卫星天线的多层同轴系统功能层运动失控的问题,进行了失控现象故障容错控制算法研究。首先对多层同轴直驱伺服系统进行数学模型及系统组成分析;其次基于失控层的运动状态和冲击故障发生条件,提出一种新型针对冲击故障的容错控制算法,该算法包括3个部分,即失控发生时根据当前失控层状态规划新的运动状态、失控恢复后平稳切换到原规划状态及采用实时速度预测补偿控制系统延时;最后设计相应实验分别验证了所提出的故障容错控制系统针对故障发生在加速段、匀速段和减速段的有效性以及针对上下层多种工况状态下的有效性。研究对提高动中通卫星天线的抗扰动能力有重要参考意义。 展开更多

关键词 VICTS卫星通信天线 容错控制 冲击故障 运动规划 控制系统延时补偿

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晶圆显影过程中喷嘴液滴运动的数值计算 被引量：2

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作者 刘学平 王汉 徐强 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第10期1-4,共4页

集成电路制造过程中对晶圆显影工艺的均匀性有很高的要求,重点在于保证显影喷嘴出口—毛细管出流液滴的体积和滴落频率稳定。采用有限体积法对液滴的形成及脱落过程的纳维斯托克斯方程进行了求解,并对轴对称毛细管模型进行了结构化网格... 集成电路制造过程中对晶圆显影工艺的均匀性有很高的要求,重点在于保证显影喷嘴出口—毛细管出流液滴的体积和滴落频率稳定。采用有限体积法对液滴的形成及脱落过程的纳维斯托克斯方程进行了求解,并对轴对称毛细管模型进行了结构化网格的划分,通过VOF(volume of fluid)模型针对液滴变化过程中的气液两相界面进行了追踪。分析了毛细管中流量逐渐加大对液滴低落频率及液滴体积的影响,并研究了在液体流速低于和高于临界流速的不同情况时不同的滴落过程。该研究有助于显影喷嘴设计过程中确定出口毛细管管径的大小、间距以及额定工作流量。 展开更多

关键词 有限元计算 液滴形成 两相流模型 临界流速

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Pb添加对MOD-YBCO超导膜结构和临界电流密度的影响

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作者 黄荣厦 冯峰 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1806-1811,共6页

使用Pb添加方法改善钇钡铜氧(YBCO)超导膜的金属有机物沉积(MOD)制备中的形核和生长过程。通过引入一定量的三水合乙酸铅,配制出均一稳定的含Pb前驱溶液,经过涂覆和热处理制备YBCO超导膜,然后测量YBCO超导膜的微观结构和临界电流密度(J... 使用Pb添加方法改善钇钡铜氧(YBCO)超导膜的金属有机物沉积(MOD)制备中的形核和生长过程。通过引入一定量的三水合乙酸铅,配制出均一稳定的含Pb前驱溶液,经过涂覆和热处理制备YBCO超导膜,然后测量YBCO超导膜的微观结构和临界电流密度(Jc),从而研究了不同Pb添加量和不同水分压的影响。研究结果表明,当热处理期间的水分压较低(露点为25℃)时,Pb添加会使YBCO膜形成气孔,出现局域不致密的现象,从而导致Jc明显下降。当热处理期间的水分压较高(露点为45℃)时,使用Pb添加方法制备的YBCO膜致密程度提高,而且非c轴取向YBCO晶粒得到抑制,当Pb添加量为1.1wt%时YBCO超导膜的Jc最优,可达到3.7 MA/cm2(自场,77 K,370 nm厚)。 展开更多

关键词 钇钡铜氧超导膜 Pb添加 临界电流密度

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面向三维打印的特征驱动轮廓线编辑方法 被引量：7

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作者 曾龙 刘永进 张东亮 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期974-983,共10页

当用户评估完三维打印模型而需要修改时,目前的编辑技术需要返回原始三维模型进行修改再重新分层,效率低、易出错且编辑不直观.为此,提出面向三维打印的模型编辑方法,即用户直接编辑分层模型的轮廓线,可见即可得,其核心是特征保持的轮... 当用户评估完三维打印模型而需要修改时,目前的编辑技术需要返回原始三维模型进行修改再重新分层,效率低、易出错且编辑不直观.为此,提出面向三维打印的模型编辑方法,即用户直接编辑分层模型的轮廓线,可见即可得,其核心是特征保持的轮廓线编辑技术.首先,将每一条轮廓线分割为特征点和特征段;每个特征点具有特征保持和位移传播的功能,特征保持允许用户自由选择是否保留特征点的角度值,而位移传播则确定了编辑操作的影响范围;两者共同定义了特征点和特征段的编辑模式.然后,根据轮廓线的所有特征及其邻接关系构建一个闭合的特征链图,并结合拉普拉斯坐标的保特征性质让编辑操作在相同层和不同层内的轮廓线上传播.实验结果表明,该方法能够有效地提高面向三维打印的模型编辑效率. 展开更多

关键词 分层模型 轮廓编辑 三维打印 特征保留 特征链图

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GMM旋转超声加工系统的部分耦合式非接触电能传输设计与补偿 被引量：4

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作者 范沛 冯平法 +2 位作者 张建富 蔡万宠 马原 《航空制造技术》 2019年第5期88-95,101,共9页

非接触电能传输是旋转超声加工系统的重要组成部分。对于传统的完全耦合式非接触电能传输系统,完整的原边磁芯与自动换刀系统结构上的干涉影响了超声刀柄的自动换刀。建立了部分耦合式非接触电能传输模型,依据模型设计出电能传输的原、... 非接触电能传输是旋转超声加工系统的重要组成部分。对于传统的完全耦合式非接触电能传输系统,完整的原边磁芯与自动换刀系统结构上的干涉影响了超声刀柄的自动换刀。建立了部分耦合式非接触电能传输模型,依据模型设计出电能传输的原、副边结构和线圈参数,并对其进行了电学仿真。为提升电能传输的效率,对部分耦合式非接触电能传输的电学补偿进行了研究。针对一种使用超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)的旋转超声加工系统,结合其电学特性设计出电路补偿网络,试验验证了部分耦合式电能传输及其补偿的有效性。研究表明,由于结构问题造成原、副边线圈间的漏磁较多,部分耦合式的电能传输效率和系统输出振幅均稍小于全耦合式的电能传输方式,但是通过合理的电学补偿方式完全可以满足超声加工的要求。对于GMM旋转超声加工系统,采用单边串联补偿方式能够在简化系统设计的同时,保证较高的电能传输能力。 展开更多

关键词 非接触电能传输 部分耦合 旋转超声加工 电路补偿 超磁致伸缩材料(GMM)

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条件轮询方法在工业无线监测网络中的应用

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作者 徐宏磊 马建设 +2 位作者 倪凯 程雪岷 尚瑞 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2012年第10期149-152,共4页

无线监测网络节点数量较多,单节点数据量较少,但需要周期性或突发地发送监测数据,对数据的准确性、网络覆盖范围和功耗等有较高的要求。这些特点使得传统的防碰撞方法无法很好地解决无线监测网络中的碰撞问题。设计并实现了一种更为灵... 无线监测网络节点数量较多,单节点数据量较少,但需要周期性或突发地发送监测数据,对数据的准确性、网络覆盖范围和功耗等有较高的要求。这些特点使得传统的防碰撞方法无法很好地解决无线监测网络中的碰撞问题。设计并实现了一种更为灵活和高效的条件轮询防碰撞方法。在基于条件轮询方法实现的无线监测网络上,实验测试显示:条件轮询防碰撞方法明显优于传统的信道抢占方法。 展开更多

关键词 无线监测网络 防碰撞方法 时分复用 抢占式 条件轮询

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面向超磁致伸缩换能器的超声电源设计与性能分析 被引量：1

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作者 韦泽川 李均 +5 位作者 冯峰 查慧婷 许超 马原 赵学奇 冯平法 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第1期29-35,共7页

面向超磁致伸缩换能器的超声电源相对于传统的压电换能器超声电源存在一定的区别,但是目前这方面的相关研究报道较少。本研究建立了带有无线能量传输装置的等效电路模型,设计了一种面向超磁致伸缩换能器的超声电源。频率源基于直接数字... 面向超磁致伸缩换能器的超声电源相对于传统的压电换能器超声电源存在一定的区别,但是目前这方面的相关研究报道较少。本研究建立了带有无线能量传输装置的等效电路模型,设计了一种面向超磁致伸缩换能器的超声电源。频率源基于直接数字合成(DDS)技术并利用全桥开关放大电路进行功率放大,使用相位和有效值(RMS)计算实现频率追踪策略,从而使该电源具备定频信号输出以及实时频率追踪的功能。最后,对超磁致伸缩换能器超声电源的输出性能进行了测试与分析,结果表明,在开环定频驱动功能下可以输出15~50 KHz的超声信号,在闭环追频驱动功能下可以在工作频率点处长时间稳定驱动超磁致伸缩换能器。此外,文章对面向超磁致伸缩换能器的超声电源进行了升级,并进行实验验证该电源可以实现超过1 kW的大功率输出。 展开更多

关键词 超磁致伸缩换能器 超声电源 频率追踪 直接数字合成

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藻类分类检测的设计与实现

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作者 裴茂增 林喜荣 孙龙庆 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第1期1-3,共3页

叶绿素a在特定光照条件下产生的荧光光谱,提供了水体中藻类的种群结构及含量信息,通过研究该光谱,能够分析水体中藻类的种类及含量。设计的藻类分类检测仪,用五种特定波长的LED激发藻类溶液产生荧光信号,由光电倍增管接收该信号,并通过... 叶绿素a在特定光照条件下产生的荧光光谱,提供了水体中藻类的种群结构及含量信息,通过研究该光谱,能够分析水体中藻类的种类及含量。设计的藻类分类检测仪,用五种特定波长的LED激发藻类溶液产生荧光信号,由光电倍增管接收该信号,并通过调制解调的方法实现了微弱荧光信号的检测。采用某公司的低功耗微处理器msp430F149做主控芯片,对检测到的模拟信号进行A/D转换,并通过串口与上位机通信,由上位机软件对数据进行实时分析或者对原始数据进行存储。 展开更多

关键词 藻类分类 叶绿素荧光 信号调理

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考虑涡流效应的磁悬浮转子非线性振动分析 被引量：4

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作者 刘学平 朱戡 《轴承》 北大核心 2019年第3期52-57,共6页

通过建立电磁力的时域模型,利用数值仿真方法,研究存在涡流效应的磁悬浮转子的非线性振动特性。结果表明:在主共振响应方面,整体涡流效应越强,转子频响曲线左偏程度越大,甚至出现"跳跃",转子在共振区的振幅也越大;涡流效应使... 通过建立电磁力的时域模型,利用数值仿真方法,研究存在涡流效应的磁悬浮转子的非线性振动特性。结果表明:在主共振响应方面,整体涡流效应越强,转子频响曲线左偏程度越大,甚至出现"跳跃",转子在共振区的振幅也越大;涡流效应使转子振幅的频谱中产生超谐波和次谐波频率成分,增大谐波的响应幅值。 展开更多

关键词 磁悬浮轴承 非线性 涡流 频率响应

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基于扫频的伺服控制系统自适应调节

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作者 张秘 尹显明 +2 位作者 钟伦超 宋学文 田川 《控制工程》 CSCD 北大核心 2020年第11期1915-1920,共6页

传统的PID控制存在参数难调、动态性能较差、动态响应较慢等不足。因此,需要寻求一种新的控制策略,改善动态性能,满足外部环境自适应要求,以提高伺服控制系统动态性能。在本文研究的伺服控制系统自适应调节基础上引入扫频算法,该算法通... 传统的PID控制存在参数难调、动态性能较差、动态响应较慢等不足。因此,需要寻求一种新的控制策略,改善动态性能,满足外部环境自适应要求,以提高伺服控制系统动态性能。在本文研究的伺服控制系统自适应调节基础上引入扫频算法,该算法通过频率扫描进行参数在线识别,识别结果根据自适应稳定性要求建立电机控制参数。通过这种方式,可以方便调试任何不同的伺服控制系统,让系统具有很好的动态性能。实验结果表明,提出的自适应控制较PID控制能达到很好的位置伺服效果,且整个系统具有更好的鲁棒性。 展开更多

关键词 扫频 自适应调节 参数在线辨识 鲁棒性

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