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《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心

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《仪器仪表学报》是仪器仪表学科的学术性刊物。在仪器仪表技术类期刊中总被引频次排名第一，目前已成为仪器仪表学科最具影响力的学术期刊。查看详情>>
  • 主办单位中国仪器仪表学会
  • 国际标准连续出版物号0254-3087
  • 国内统一连续出版物号11-2179/TH
  • 出版周期月刊
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基于TV-KF的矿浆液位电阻抗成像方法研究
1
作者 李曦婷 高云鹏 +2 位作者 谢琴 杨唐胜 王俊霖 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期141-151,共11页
针对浮选过程矿浆液位难以准确检测、可视化程度低、现有电阻抗成像算法过于平滑的问题,提出了全变差正则化与卡尔曼滤波相结合的混合TV-KF矿浆液位电阻抗成像方法。首先,构建浮选矿浆液位测量场域模型获取场域边界电压,建立基于全变差... 针对浮选过程矿浆液位难以准确检测、可视化程度低、现有电阻抗成像算法过于平滑的问题,提出了全变差正则化与卡尔曼滤波相结合的混合TV-KF矿浆液位电阻抗成像方法。首先,构建浮选矿浆液位测量场域模型获取场域边界电压,建立基于全变差正则化的浮选过程误差函数计算矿浆液位初始电导率值;其次,基于全变差正则化算法计算电导率值作为卡尔曼滤波算法预测方程的先验信息,利用不同时刻的测量电压值对卡尔曼滤波算法的更新方程和预测方程进行迭代;最后,基于提出的TV-KF电阻抗成像算法求解矿浆液位电导率分布,获得准确的矿浆液位检测结果。仿真和实测结果表明:所提算法重建的矿浆与泡沫分界面清晰度更高、边缘特性更好,获取的矿浆液位信息全面准确,在不同矿浆液位仿真模型中PCC均达到85%以上,相比其他重建算法IRE值更低、重建效果更优;现场实验平台矿浆液位实测最大误差<2.4 cm,满足浮选工业现场液位准确检测需求;相较已有方法具有更强的泡沫层信息可视化能力及浆料适用性、对泡沫波动变化有更高的灵敏度,可持续稳定测量矿浆液位,对当前浮选现场有良好应用价值。 展开更多
关键词 浮选过程 电阻抗成像 全变差正则化 卡尔曼滤波 液位检测
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基于Sampson距离参数估计的光纤水听器弱信号解调方法 被引量：1
2
作者 梁楸岷 王敏 +2 位作者 杨平 王文侠 郑慧峰 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第3期345-357,共13页
基于3×3耦合器的干涉型光纤水听器在海洋目标监测中已经进入工程化应用阶段,其相移信号解调通常采用基于最小二乘法的椭圆拟合对干涉信号进行参数估计,以消除非理想3×3耦合器引起的解调结果偏差问题。然而,当光纤水听器接收... 基于3×3耦合器的干涉型光纤水听器在海洋目标监测中已经进入工程化应用阶段,其相移信号解调通常采用基于最小二乘法的椭圆拟合对干涉信号进行参数估计,以消除非理想3×3耦合器引起的解调结果偏差问题。然而,当光纤水听器接收信号较弱,通过干涉仪产生的相移较小时,干涉信号形成的李萨如图椭圆不完整,最小二乘法的高曲率偏差问题会导致拟合解调的相移信号结果出现较大偏差。此外,尽管正交距离拟合方法可以有效拟合不完整椭圆,但其计算复杂且耗时较长,不利于实现实时解调。针对上述问题,提出了一种基于Sampson距离参数估计的光纤水听器弱信号解调方法。通过Sampson距离拟合3×3耦合器光纤水听器接收弱信号时形成的不完整李萨如图椭圆,能够准确拟合估计光纤水听器输出干涉信号参数,不仅提高了解调精度,还显著提升了计算效率,优于正交距离拟合方法。通过数值仿真对比分析了Sampson距离与最小二乘法、正交距离的解调结果。结果表明,所提Sampson距离解调方法在弱信号条件下的拟合解调误差小于最小二乘法,且解调耗时远低于正交距离。依托激光干涉法自由场校准系统和振动液柱法低频校准系统,分别在10~30 kHz、20 Hz~2 kHz频率范围内对光纤水听器解调方法进行了实验对比验证,证明了所提Sampson距离解调方法的有效性。 展开更多
关键词 干涉型光纤水听器 非理想3×3耦合器 Sampson距离 椭圆拟合 弱信号解调
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面向神经血动力与电生理监测的一体化fNIRS-EEG成像系统
3
作者 王语珂 朱闻睿 +2 位作者 张丽敏 高峰 刘东远 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第4期184-192,共9页
近年来,功能性近红外光谱成像(fNIRS)和脑电图(EEG)已经广泛应用于建立自然和社会交互场景下的神经认知响应与精神状态的脑功能测量与分析。尽管已有一些fNIRS-EEG双模态研究,但多为分立设备实现,数据存在测量通道有限、灵敏度低、数据... 近年来,功能性近红外光谱成像(fNIRS)和脑电图(EEG)已经广泛应用于建立自然和社会交互场景下的神经认知响应与精神状态的脑功能测量与分析。尽管已有一些fNIRS-EEG双模态研究,但多为分立设备实现,数据存在测量通道有限、灵敏度低、数据不同步等诸多问题。为了更好地在日常情境下探索大脑的神经电生理变化过程,发展了一种轻量型fNIRS-EEG双模态成像系统,实现了覆盖全脑的fNIRS(80通道)和EEG(32通道)的同步采集、实时传输以及结果可视化。首先通过一系列的性能评估实验验证了系统的性能:就fNIRS测量而言,多源并行测量模式下系统波动程度<1%,线性度>0.99,可以准确探测10 mm深度下20%的波动变化;就EEG测量而言,系统输入参考噪声<1μV,信噪比可达52 dB(输入信号100μV),共模抑制比可达112 dB;就一体化测量而言,系统可实现20 Hz(fNIRS)和500 Hz(EEG)的高信效度全并行采样以及传输,并提供基于终端时钟的时间戳信息,以实现同步触发超扫描监测。进一步地,利用稳态视觉诱发实验验证了所发展系统的在体监测能力。综上,系统可以实现在同一时间标准下大脑神经电信息与血氧活动信息一体化动态采集,为日常情境脑感知和认知监测提供了新的仪器平台。 展开更多
关键词 功能性近红外光谱成像 脑电图 全并行采样
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一种改进的鸟瞰图视角下相机/激光雷达融合感知算法
4
作者 夏若炎 徐晓苏 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第5期170-182,共13页
在自动驾驶感知任务中,通过将不同模态的信息投影到统一的空间表示,实现基于鸟瞰图的相机和激光雷达特征多模态融合已成为主流研究范式。虽然BEVFusion等代表性框架能够实现较高的三维目标检测精度,但其在二维图像特征向BEV空间的视角... 在自动驾驶感知任务中,通过将不同模态的信息投影到统一的空间表示,实现基于鸟瞰图的相机和激光雷达特征多模态融合已成为主流研究范式。虽然BEVFusion等代表性框架能够实现较高的三维目标检测精度,但其在二维图像特征向BEV空间的视角转换过程中依赖深度预测,该模块不仅模型复杂、参数冗余,还存在推理效率低、内存消耗高等问题,对硬件资源提出了较高的要求,限制了模型在边缘设备或资源受限场景中的部署与应用。针对上述问题,在BEVFusion框架基础上,围绕视角转换过程的精度与效率瓶颈展开研究,提出了一种融合相机与激光雷达信息的BEV视觉特征优化算法。该算法利用激光雷达提供的深度信息替代图像深度预测,通过将其嵌入图像特征表达过程,实现对原有视角转换路径的结构性简化,并对BEV空间构建与池化模块进行了精简重构,有效降低了计算复杂度。实验结果表明,在保持三维物体检测精度不变的前提下,优化后方案将关键模块推理时间缩短至原方案的16%,端到端推理速度提升83%,峰值显存占用降低27%,同时显著减轻了对输入图像分辨率的限制,增强了模型对算力资源的适应能力,提升了其在实际部署中的可行性。 展开更多
关键词 激光雷达 相机 融合感知 鸟瞰图 模型优化
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基于蚁群算法与人工势场法融合的移动机器人路径规划 被引量：2
5
作者 邓冬冬 许建民 +1 位作者 孟寒 杨炜 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期1-16,共16页
为解决移动机器人在复杂环境和动态障碍物条件下规划出的全局路径质量差以及局部路径易于陷入局部最优等问题,提出一种基于蚁群算法与人工势场法的融合算法。首先,针对传统蚁群算法全局搜索能力差,收敛速度慢等问题,优化了其搜索方式,... 为解决移动机器人在复杂环境和动态障碍物条件下规划出的全局路径质量差以及局部路径易于陷入局部最优等问题,提出一种基于蚁群算法与人工势场法的融合算法。首先,针对传统蚁群算法全局搜索能力差,收敛速度慢等问题,优化了其搜索方式,构建了新的信息素更新规则,引入了修正后的启发式信息,设计了路径节点优化策略以提高其路径质量和搜索效率;其次,通过将移动机器人到目标点的相对距离加入到斥力势场函数中以及设置子目标点来解决传统人工势场法存在目标不可达和局部极小值的问题;最后,融合改进后的蚁群算法和改进后的人工势场法来提高融合算法在复杂动态和静态环境下的路径规划性能。通过仿真分析选取改进人工势场法的参数组合。仿真结果表明:改进蚁群算法较传统蚁群算法最优路径缩短26.23%,路径转折点减少60.00%,搜索效率提升73.75%;改进人工势场法有效地解决了传统人工势场法的局限性同时提高了其局部避障能力;融合算法在保持贴合全局最优路径的前提下能够规划出无碰撞平滑路径。实验结果表明:在实际场景中,与现有传统算法相比,改进蚁群算法规划出的路径更短;在Gazebo物理仿真平台中,融合算法能够对静态障碍物进行有效避障,验证了其理论可行性。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 蚁群算法 人工势场法 融合算法
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基于局部能量密度的中介轴承故障特征提取与诊断方法 被引量：3
6
作者 栾孝驰 郝冠丞 +2 位作者 沙云东 张振鹏 赵奉同 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期239-250,共12页
针对航空发动机中介轴承振动信号在复杂传递路径和强背景噪声条件下的故障特征提取难题,本文提出了一种基于局部能量密度(LED)的中介轴承故障特征提取与诊断方法。首先,采用奇异谱分析对故障信号进行初步的降噪处理,并通过基于余弦值的... 针对航空发动机中介轴承振动信号在复杂传递路径和强背景噪声条件下的故障特征提取难题,本文提出了一种基于局部能量密度(LED)的中介轴承故障特征提取与诊断方法。首先,采用奇异谱分析对故障信号进行初步的降噪处理,并通过基于余弦值的方法确定最优的重构阶次,以保留信号中的关键故障信息。接着,引入新指标LED,用于量化故障特征频率及其谐波在局部频率范围内的能量比例。该指标不仅能有效提取微弱的故障特征,而且对于实际故障频率与理论故障频率之间可能存在的偏差表现出较强的鲁棒性。以LED作为适应度函数,通过人工蜂鸟算法优化的最大相关峭度解卷积(MCKD)增强奇异谱分析降噪后信号中的故障特征。最后,通过包络谱分析完成故障诊断。本文通过中介轴承故障模拟实验和加噪实验验证了所提方法的有效性,实验结果表明,与现有的故障诊断技术相比,本文所提出的方法的故障特征系数(FFC)和LED分别增加20.7%~218%和22.9%~134%。在0 dB,-4 dB和-10 dB噪声条件下,该方法仍准确地识别到外圈故障的特征频率及倍频,表明所提出的SSA_MCKD能有效降低信号噪声并提取滚动轴承的故障特征。 展开更多
关键词 中介轴承 奇异谱分析 最大相关峭度解卷积 局部能量密度 人工蜂鸟算法 故障诊断
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基于双通道Residual-LSTM的SINS/GNSS组合导航算法 被引量：1
7
作者 奔粤阳 王奕霏 +2 位作者 李倩 魏廷枭 周一帆 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期325-333,共9页
针对全球导航卫星系统信号中断情况下SINS/GNSS组合导航系统无法持续进行误差校正的问题,提出一种基于双通道Residual-LSTM的SINS/GNSS组合导航算法。首先,考虑到SINS经度、纬度误差传播特性不同所导致的模型输入、输出信息之间的非线... 针对全球导航卫星系统信号中断情况下SINS/GNSS组合导航系统无法持续进行误差校正的问题,提出一种基于双通道Residual-LSTM的SINS/GNSS组合导航算法。首先,考虑到SINS经度、纬度误差传播特性不同所导致的模型输入、输出信息之间的非线性相关性差异化,构建具有不同权重系数的双通道长短期记忆神经网络模型结构,并引入遗忘信息共享机制自适应地利用历史导航数据对经度、纬度信息进行拟合预测。其次,针对深层神经网络存在的模型退化和梯度消失问题,在多层双通道LSTM网络之间建立残差高速通道形成Residual-LSTM模型结构,以增加不同网络层次之间的信息传播路径。最后,通过实船数据验证本文所提算法的有效性。实验结果表明,与基于常规智能方法的SINS/GNSS组合导航算法相比,所提组合导航算法在GNSS信号中断期间经度误差降低了51.97%,纬度误差降低了31.45%。 展开更多
关键词 SINS/GNSS组合导航 GNSS中断 双通道结构 残差长短期记忆神经网络 深度神经网络
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面向工件自动化装配的空间位姿柔性接触式测量方法研究 被引量：2
8
作者 郭文婷 陈东生 +1 位作者 程思博 孙若依 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期75-83,共9页
自动化装配精度极其依赖于自动化位姿测量精度。目前常用的位姿测量方法基于非接触式测量方法,该方法随光照、畸变等影响鲁棒性不高。为提高位姿测量柔性和鲁棒性,本文提出一种基于接触式位姿测量方法,该方法基于多测针接触式测量系统,... 自动化装配精度极其依赖于自动化位姿测量精度。目前常用的位姿测量方法基于非接触式测量方法,该方法随光照、畸变等影响鲁棒性不高。为提高位姿测量柔性和鲁棒性,本文提出一种基于接触式位姿测量方法,该方法基于多测针接触式测量系统,通过解耦将位姿调节量转化为姿态、圆心、相位相互独立的测算量。首先采用视觉引导方式构建视觉坐标系实现点位测量路径自更新实现柔性测量,然后通过测量工件平面、圆周、孔位圆周获取坐标点位,最后采用最小二乘法拟合平面并将圆周点位进行投影拟合圆心,求解定位孔圆心构成的向量空间夹角得到姿态、相位及圆心的调整量。本文所述方法可以提高测量效率,解耦调整方式大大降低了位姿联调的相互影响,提高了位姿测量的柔性和鲁棒性。通过实验对本文所提方法的有效性进行验证,实验结果表明:采用空间位姿柔性接触式测量方法进行测量后调整,其工件相对位置偏差在0.075 mm以下,姿态角度偏差在0.02°以下,相位角度偏差在0.055°以下。 展开更多
关键词 接触测量 最小二乘法 位姿检测 工业机器人
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基于MEMS的量热式传感器气体流量测量的模型研究 被引量：1
9
作者 孙宏军 徐浩文 +1 位作者 丁红兵 刘雨航 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期111-119,共9页
气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感... 气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感器,提出了一种新的传感器输出电压关于气体流量的半修正理论模型。该理论模型能够适用于不同类型的单介质气体。同时,开展了N_(2)、CO_(2)流量测量实验,与理论模型进行对比,证明所提出的理论模型可以正确预测不同气体介质的流量,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.15%。此外,结合理论分析,提出了一种高精度,拟合形式简单、针对确定气体适用性更好的测量模型,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.05%。 展开更多
关键词 MEMS 量热式流量传感器 温度1D分布模型 热边界层 气体流量测量
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基于谱特征自适应估计的激光相干语音探测信号增强方法 被引量：2
10
作者 芮小博 孔欣玥 +2 位作者 伍洲 张文喜 曾周末 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期326-335,共10页
针对激光相干语音探测引入的缓变宽带背景噪声和测振目标造成的信道作用,本文提出了基于分析-重合成框架,针对特定说话人的语音增强方法。该方法首先提取观测语音特征:基音频率、浊音概率、MCEP系数,其中,MCEP系数是能够表示谱包络形状... 针对激光相干语音探测引入的缓变宽带背景噪声和测振目标造成的信道作用,本文提出了基于分析-重合成框架,针对特定说话人的语音增强方法。该方法首先提取观测语音特征:基音频率、浊音概率、MCEP系数,其中,MCEP系数是能够表示谱包络形状的谱包络特征。通过观测语音的谱包络特征和预训练的对应说话人语音谱包络特征GMM,估计对应的纯净语音谱包络特征,再与观测语音的基音频率和浊音概率一起重新合成语音信号,实现语音增强。噪声和信道参数的估计通过最大化观测语音谱包络特征后验概率的自适应估计实现,然后通过MMSE估计得到纯净语音谱包络特征的估计值。合成信号实验和实际信号采集实验检验了本文提出算法在激光相干语音探测场景下的去噪和均衡能力。 展开更多
关键词 激光相干语音探测 语音增强 混合高斯模型 矢量泰勒级数
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GIS缺陷检测用低功耗智能无线振动加速度-声发射融合传感器 被引量：1
11
作者 史天一 张昭宇 +2 位作者 张轩瑞 韩旭涛 李军浩 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期61-71,共11页
针对气体绝缘组合电器(GIS)机械和绝缘缺陷的同时同地感知,本文提出一种低功耗智能无线振动加速度-声发射融合传感器。进行了传感器融合结构设计和仿真验证,使用蓝牙低功耗(BLE)实现传感器与客户端通信。首次将伪随机M序列应用于压电传... 针对气体绝缘组合电器(GIS)机械和绝缘缺陷的同时同地感知,本文提出一种低功耗智能无线振动加速度-声发射融合传感器。进行了传感器融合结构设计和仿真验证,使用蓝牙低功耗(BLE)实现传感器与客户端通信。首次将伪随机M序列应用于压电传感器的阻抗响应自校准,单次校准仅需数毫秒和数毫瓦。测试结果表明,传感器100 Hz~2 kHz内平均振动灵敏度为511 mV/g, 20~100 kHz内超声灵敏度稳定在70~90 dB之间,相对不确定度小于2%;工作距离小于8 m时,数据传输速率在1 Mbps以上。在设置金属颗粒缺陷的实际GIS设备上开展机械振动-局部放电联合试验,结果表明传感器可实现设备机械振动和超声波信号的同时同地测量,为电力设备运行状态的分布式检测提供了新型有效的方法和手段。 展开更多
关键词 GIS缺陷检测 低功耗 智能 无线 振动加速度-声发射融合传感器
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面向高能效电热除冰的冰结合状态感知方法研究
12
作者 周翼 郭玉东 +2 位作者 桂康 葛俊锋 叶林 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期24-35,共12页
针对飞机电热除冰过程中冰结合状态的感知难题,提出了基于弛豫极化效应的原位在体探测方法,首先,揭示了相态和分子热运动对冰粘附作用的影响机制,阐明了基于复阻抗测量的4种冰结合状态的检测机理。然后,设计了一种探除冰一体化功能薄膜... 针对飞机电热除冰过程中冰结合状态的感知难题,提出了基于弛豫极化效应的原位在体探测方法,首先,揭示了相态和分子热运动对冰粘附作用的影响机制,阐明了基于复阻抗测量的4种冰结合状态的检测机理。然后,设计了一种探除冰一体化功能薄膜,并在融冰实验中对界面相态的动态变化过程进行了表征,确定了冰结合状态感知的核心特征,进而建立了覆冰结合状态弱化的判断准则。在预应力脱冰实验中,该准则可有效确定覆冰脱落的时间范围,有望显著提升电热除冰过程中冰结合状态感知的准确率,并为航空器高能效电热除冰提供关键技术支撑。 展开更多
关键词 结冰探测 复阻抗结冰感知 冰结合状态 探除冰一体化
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表面波相控变频电磁声传感器的研制
13
作者 何存富 王永慷 +2 位作者 高杰 张义政 吕炎 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期90-98,共9页
电磁声传感器(EMAT)因其具有非接触、可设计性强等优势,在无损检测领域得到了广泛的应用。目前,大多数EMAT只能在固定频率下激发超声波,限制了传感器的应用范围,为此,提出了一种新型相控变频电磁超声传感器(PC-FC-EMAT),通过调控传感器... 电磁声传感器(EMAT)因其具有非接触、可设计性强等优势,在无损检测领域得到了广泛的应用。目前,大多数EMAT只能在固定频率下激发超声波,限制了传感器的应用范围,为此,提出了一种新型相控变频电磁超声传感器(PC-FC-EMAT),通过调控传感器激励信号的相控时延,可达到变频激励的目的。首先,提出了PC-FC-EMAT的设计方案,建立了PC-FC-EMAT的频域响应模型,揭示了洛伦兹力空间响应下相控时延对频域响应的作用机理;其次,建立了PC-FC-EMAT多物理场耦合仿真模型,研究了相控时延对PC-FC-EMAT时域及频域响应的作用规律,仿真验证了相控时延对PC-FC-EMAT频率响应的调控作用;最后,研制了PC-FC-EMAT,并开展实验研究。实验结果表明,所研制的的PC-FC-EMAT可实现4~12 mm的波长调控,频带范围覆盖252~687 kHz,满足设计要求。 展开更多
关键词 电磁声传感器 相控变频 表面波 时间延迟
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基于改进RRT算法的双臂服务机器人运动规划研究 被引量：2
14
作者 郭俊锋 袁俊平 朱红霞 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期210-220,共11页
针对双臂服务机器人末端导航效率、实时性、鲁棒性以及路径全局最优等问题,提出了一种基于改进快速随机探索树算法的双臂服务机器人末端路径规划方法。该方法利用两棵随机树父节点连线随机采样,结合目标偏差角和随机值来改变固定步长搜... 针对双臂服务机器人末端导航效率、实时性、鲁棒性以及路径全局最优等问题,提出了一种基于改进快速随机探索树算法的双臂服务机器人末端路径规划方法。该方法利用两棵随机树父节点连线随机采样,结合目标偏差角和随机值来改变固定步长搜索策略,并引入人工势场法对随机采样进行局部优化,有效平衡原始算法的随机性和盲目性,从而提高路径质量并缩短规划时间。之后去除路径冗余点并采用3次B样条曲线平滑路径,优化双臂末端运动,减少抖动。采用主从规划法,先进行主臂的避障规划,从臂再依据主臂路径规划避障和避碰路径。通过MATLAB仿真和真实实验平台验证了该算法在复杂度相同环境下的迭代次数、规划时间和最终路径长度方面均优于传统RRT及其他改进算法,显著提升了双臂服务机器人的路径规划效率和质量。 展开更多
关键词 快速随机探索树 双臂服务机器人 主从规划 路径规划
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基于联邦多表示域适应的不同工况下滚动轴承故障诊断方法 被引量：13
15
作者 康守强 杨加伟 +2 位作者 王玉静 王庆岩 谢金宝 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期165-176,共12页
针对不同工况下滚动轴承振动数据分布差异大、部分工况下的带标签数据难以获取、不同用户间数据不共享、单一用户数据量少,导致建立诊断模型准确率不高的问题,提出一种联邦特征迁移学习框架以及基于联邦多表示域适应的不同工况下滚动轴... 针对不同工况下滚动轴承振动数据分布差异大、部分工况下的带标签数据难以获取、不同用户间数据不共享、单一用户数据量少,导致建立诊断模型准确率不高的问题,提出一种联邦特征迁移学习框架以及基于联邦多表示域适应的不同工况下滚动轴承故障诊断方法。该方法对滚动轴承时域振动数据做小波变换得到时频谱图,将先验的有标签公共数据作为源域,多用户无标签孤岛隐私数据作为目标域;引入多表示特征提取结构对原始残差网络进行改进,提取源域和目标域的多表示特征,分别构建多用户本地模型;使用深度神经网络的模型压缩思想改进联邦迁移学习框架中的参数传递策略,增强联邦框架的安全性并降低通信开销;在服务器端构建可用于不同工况下滚动轴承故障诊断的联邦全局模型。经两种轴承数据集的实验验证,所提方法无需多用户共享数据即可整合孤岛数据知识,建立有效的不同工况下滚动轴承故障诊断模型,平均故障诊断准确率可达97.6%,相比单一用户建模提升至少3.2%。 展开更多
关键词 不同工况 域适应 联邦学习 滚动轴承 故障诊断
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基于卡尔曼预测的差动共焦轮廓跟踪测量方法 被引量：4
16
作者 罗杰 刘子豪 +2 位作者 刘一郡 赵维谦 王允 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期25-32,共8页
针对轴向扫描式差动共焦测量法(ASDCM)测量轮廓效率低下问题,提出一种基于卡尔曼预测的差动共焦轮廓跟踪测量方法。该方法使用激光差动共焦轴向响应曲线数百纳米量程的线性区间实现了表面连续轮廓高精度线性传感测量,提高了测量效率;同... 针对轴向扫描式差动共焦测量法(ASDCM)测量轮廓效率低下问题,提出一种基于卡尔曼预测的差动共焦轮廓跟踪测量方法。该方法使用激光差动共焦轴向响应曲线数百纳米量程的线性区间实现了表面连续轮廓高精度线性传感测量,提高了测量效率;同时引入基于卡尔曼预测器的轮廓跟踪原理利用已测轮廓点数据对未测表面预测并跟踪,扩展了线性传感轮廓测量法测量范围。实验结果表明,该方法相对于ASDCM法测量效率提升了8倍,且实现了轮廓PV值大于线性传感测量范围的标准椭圆柱高精度跟踪测量,激光聚变靶丸内轮廓圆度重复测量标准差达3 nm。为精密元器件表面连续轮廓的高精度、快速、无损测量提供了一种高质量方法。 展开更多
关键词 卡尔曼预测 差动共焦 表面轮廓测量 激光聚变靶丸
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一种结合TCP标定的深度相机手眼标定方法 被引量：8
17
作者 毛成林 于瑞强 宋爱国 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期280-286,共7页
手眼标定是机器人实现视觉引导下精准作业中的关键技术。传统手眼标定和机器人工具中心点(TCP)标定分开进行,存在较大累积误差,同时针对深度相机的手眼标定存在精度不足的缺点。本文提出了一种结合TCP标定过程同步标定深度相机手眼关系... 手眼标定是机器人实现视觉引导下精准作业中的关键技术。传统手眼标定和机器人工具中心点(TCP)标定分开进行,存在较大累积误差,同时针对深度相机的手眼标定存在精度不足的缺点。本文提出了一种结合TCP标定过程同步标定深度相机手眼关系的新方法。方法基于深度相机观测和TCP标定相同的标定平面,相机坐标系下标定平面方程和机械臂坐标系下标定平面方程为对应关系,通过平面方程之间的变换来计算手眼关系。本文方法减少了TCP和手眼关系独立标定累积误差影响,节约标定时间和标定件成本。仿真和实测结果表明,本文方法提高了深度相机手眼标定精度,标定后实测位置误差平均为0.2 mm,为机器人视觉控制系统高精度作业所需标定提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 机器人TCP标定 深度相机 手眼标定 位姿测量
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联合自然梯度和AdamW算法的RSF图像分割模型 被引量：9
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作者 蔡玉芳 王涵 +1 位作者 李琦 王小军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期261-270,共10页
关键零件内部复杂结构的精密测量是高端制造领域攻克的难题。当采用工业CT技术实现对象内部结构精密测量时,面临目标图像灰度不均匀性、边缘模糊、伪影等问题。有鉴于此,本文研究了局部能量最小化模型(RSF)的图像分割方法,引入自然梯度... 关键零件内部复杂结构的精密测量是高端制造领域攻克的难题。当采用工业CT技术实现对象内部结构精密测量时,面临目标图像灰度不均匀性、边缘模糊、伪影等问题。有鉴于此,本文研究了局部能量最小化模型(RSF)的图像分割方法,引入自然梯度和AdamW算法分别提高了RSF模型的收敛速度和参数自适应性。首先,在统计流形上计算自然梯度,提高梯度下降效率和RSF模型收敛速度;其次,采用AdamW算法实现RSF模型的高斯核函数尺度大小自适应控制。与经典RSF模型相比,改进后的RSF模型迭代次数减少了1353次,迭代次数降低约76.79%,迭代时间减少约43.61%,测针球面半径和航空燃油喷嘴圆柱直径测量误差均较小,既保持了原模型亚像素分割精度,又大幅提高了模型收敛速度和鲁棒性。 展开更多
关键词 主动轮廓模型 水平集 自然梯度 AdamW算法 高斯核函数 参数自适应 图像分割
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低温超导全张量磁梯度测量系统研制与应用 被引量：2
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作者 刘建英 郭华 +2 位作者 郭子祺 乔彦超 秦静欣 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期163-172,共10页
首先介绍了低温超导全张量磁梯度测量系统的组成、仪器布局和硬件连接;然后分析了系统研制过程中各模块测试结果,包括测控系统噪声测试和SQUID灵敏度测试,指出组成系统的SQUID传感器的一致性至关重要;其次,详细阐述了系统地面静、动态实... 首先介绍了低温超导全张量磁梯度测量系统的组成、仪器布局和硬件连接;然后分析了系统研制过程中各模块测试结果,包括测控系统噪声测试和SQUID灵敏度测试,指出组成系统的SQUID传感器的一致性至关重要;其次,详细阐述了系统地面静、动态实验,测试了系统动态范围、测量精度和稳定性,系统静态实验磁梯度测量精度均优于±30 pT/m;最后,在江苏丹阳进行了野外飞行试验,根据DZ/T 0142—2010航空磁测技术规范,测量结果表明各张量分量重复线内符合精度优于±25 pT/m,每条测线动态测量灵敏度均值均优于±30 pT/m。此套系统以达到工程样机水平,大大提高了低温超导全张量测量系统的实用化程度,为我国在低温超导航磁测量领域接下来的研究工作打下了坚实的基础。 展开更多
关键词 测控系统 低温超导 超导量子干涉仪 全张量 吊舱
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柴油发动机超细颗粒物数量检测方法研究进展 被引量：5
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作者 关泽 范晨阳 +2 位作者 王站成 王旭 付政 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1-16,共16页
柴油机的颗粒物排放是城市大气超细颗粒物的主要来源,对环境质量和人体健康有严重的负面影响。近年来,排放法规对颗粒物排放的控制愈加严格,并对颗粒数量测量仪器的性能提出了更高的要求。总结了5种颗粒数量测量仪器的测量原理和特点,... 柴油机的颗粒物排放是城市大气超细颗粒物的主要来源,对环境质量和人体健康有严重的负面影响。近年来,排放法规对颗粒物排放的控制愈加严格,并对颗粒数量测量仪器的性能提出了更高的要求。总结了5种颗粒数量测量仪器的测量原理和特点,在特定测量需求和场合下对这些设备的性能进行了对比并针对下一阶段排放法规的测量需求,分析了以上测量设备的适用性。结果表明,冷凝颗粒计数器对粒径>10 nm颗粒具有更快的响应速度,能够满足未来法规中对城市RDE测试循环的需求。然而,冷凝颗粒计数器无法测量粒径分布,不适用于针对10~23 nm颗粒控制技术的研发。但发动机排气粒度仪可给出粒径低至5.6 nm颗粒的粒径分布,可为冷凝颗粒计数器的检测结果提供补充信息。 展开更多
关键词 移动源颗粒物 颗粒数量检测 粒径分布 排放法规
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