摘要：为了实现光纤光栅传感器在可穿戴系统中的应用,提出了一种基于硅基光子集成芯片的可穿戴光纤光栅传感解调系统。基于比利时iSiPP50G工艺的光子集成芯片由4×1长波长VCSEL阵列、1×8阵列波导光栅、2×2 MMI耦合器、4×1光纤光栅耦合器阵列、Ge-on-Si波导光电探测器、直波导和弯曲波导等组成。在完成对VCSEL光源金线键合和光子集成芯片光纤耦合封装的基础上,设计了手环式解调电路,对人体温度和心音信号进行了实时测量。实验结果表明:解调系统的动态波长检测范围为1 540 nm~1 560 nm,波长分辨率为0.08 pm,解调精度为5 pm,温度监测范围为35℃~42℃,误差为±0.1℃;可检测50 Hz~100 Hz频率范围内的心音信号,可识别出第一心音和第二心音,并计算出心动周期、心率、第一心音时限、第二心音时限和心力等特征参数。

摘要：系统日志被用作系统异常检测的主要数据源.现有的日志异常检测方法主要利用从历史日志中提取的日志事件数据构建检测模型,即假设日志数据随时间的推移其分布规律具有稳定性.然而,在实践中,日志数据往往包含以前未出现过的事件或序列.这种不稳定性有两种来源:1)日志发生了概念漂移;2)日志处理过程中引入了噪声.为缓解日志中出现的不稳定问题,设计了基于置信度协同多种算法的异常检测模型EBCAD(Ensemble-Based Confor⁃mal Anomaly Detection).首先,用统计量p值度量日志之间的不一致性,选择多个合适的集成算法作为不一致性度量函数计算不一致性得分进行协同检测;然后,设计了基于置信度的更新机制来缓解日志不稳定问题,将新日志的不一致性得分添加到已有得分集,更新日志异常检测的经验;最后,根据协同检测得到的置信度与预设置信水平大小来判断不稳定日志是否异常.实验结果表明,在HDFS日志数据集中,当不稳定数据注入率从5%增加到20%时,EBCAD模型的F_(1)值仅从0.996降低到0.985;在BGL_100K日志数据集中,当不稳定数据注入率从5%增加到20%时,EBCAD的F_(1)值仅从0.71降低到0.613.证明EBCAD在不稳定日志中可以有效检测到异常.

摘要：随着用电需求增大,电能计量装置的可靠性与安全性备受关注。针对电能计量装置的故障诊断正确率低的难题,研究设计了一种改进海鸥算法优化支持向量机(ISOA-SVM)模型。为弥补海鸥优化算法(SOA)的不足,提出了寻优性能较好的改进海鸥优化算法(ISOA)。采用ISOA优化SVM的内部参数,构建了基于ISOA-SVM算法的电能计量装置的故障诊断模型。实验结果为在相同评价指标下,ISOA-SVM模型的50次故障诊断的平均值高达96.575%,较PSO-SVM、SOA-SVM、SVM及ELM模型的故障诊断正确率提高了6.681%、5.63%、11.95%和12.79%,表明研究所设计的ISOA-SVM算法鲁棒性强,故障诊断性能良好。

摘要：为了提高塔式吊车的实际工作效率,往往需要在驱动旋臂和台车的同时改变绳长,以同步实现负载的运输与起落吊运.然而,目前针对变绳长塔式吊车控制问题的研究非常有限,依然处于起步阶段.对于变绳长塔式吊车而言,如何在保证系统良好暂态性能的基础上,减少运输时间、降低系统能耗,并同时实现综合最优是一个亟待解决的实际问题.为此,本文提出了一种考虑状态约束的五自由度塔式吊车多目标最优轨迹规划方法,首次实现了运输时间和系统能耗的Pareto最优,并可从理论上保证状态变量及其对应速度满足物理约束.具体而言,本文通过微分平坦输出信号构造和B样条曲线设计,实现了目标轨迹的定位和防摆性能,并利用改进的非支配近邻免疫算法(nondominated neighbor immune algorithm,NNIA)解决了多目标优化问题.最后,通过多组实际实验验证了所提方法的有效性.

摘要：目前许多新型高效金属催化剂在设计制备中都考虑到表面力学因素,例如层状结构、核壳结构等,其表面高活性原子受到不同程度的应变作用.应变可直接改变金属的能带带隙,对催化剂表面的电化学反应产生显著影响,是一种有效提升材料催化活性的新思路和制备高性能催化剂的新途径,因此受到了科研工作者的广泛关注.传统的材料应变工程手段存在着活性物质层的应变值难以精确定量,并缺少实时调控以及制备工艺繁琐等难题,导致应变与电催化活性相关性规律识别方面的理论和实验研究进展缓慢.相比于传统的材料手段,交变载荷产生的应变具有幅值和频率的可变性以及连续的调控性,在实验中可以完全排除噪声、缺陷、空位、基底效应等其他外部或材料本征的影响因素.该综述从经典固液界面热力学表述出发,简要介绍了电催化体系中的力-电-化学耦合效应,归纳总结目前电催化体系中应变施加的实验手段和分析方法,并基于目前相关研究着重讨论在交变载荷作用下应变对金属表面电催化反应的作用机理,最后从力学角度展望了表面力学在电催化体系中的研究重点及发展趋势.

摘要：为进一步改善机织间隔织物增强聚氨酯泡沫复合材料的吸声性能,以不同质量分数的竹粉为填料加入间隔织物增强聚氨酯泡沫中,进行吸声性能测试并优化设计,研究了复合材料的空腔厚度、穿孔率以及二者相结合对吸声性能的影响。结果表明:在复合材料中加入竹粉质量分数为0.5%的吸声性能最好;空腔厚度越大,吸声峰值越向低频方向移动,且吸声频带越来越窄;穿孔率越大,吸声峰值越大,吸声峰值随穿孔率增加整体向高频方向移动,吸声频带越来越宽;穿孔率越大,达到吸收峰值所需的空腔越小,空腔厚度越大,所需穿孔率越小,穿孔与空腔相结合可以改善复合材料吸声效果。

摘要：针对掘锚机在煤矿巷道掘进过程中难以实现机身位姿的实时精确测量,进而导致难以实现定向掘进的问题,提出一种基于双屏视觉标靶的掘锚机导向方法。由2块竖直安装的感光成像屏组成双屏视觉标靶靶面,巷道中的激光器发射指示激光并在前、后靶面上呈现光斑,利用视觉测量、高精度栅格标定等技术,建立光斑质心的图像坐标与三维空间坐标的映射关系,以形成坐标点云数据;再根据栅格索引、坐标变换、欧拉角解算等原理,结合标靶底部的双轴倾角仪来获得掘锚机机身的实时位姿,并解算出机身关键点相对于巷道设计轴线的横向/纵向偏差,为掘进过程中的偏差纠正提供数据支撑。通过构建数学模型对系统脱靶问题进行了分析,同时搭建实验平台验证了该导向方法的有效性。实验结果表明:该方法能够实现机身六自由度空间位姿的精确测量;在9 m测试距离下偏航角重复性测量精度优于0.01º、偏航角绝对测量误差小于0.05º;在15~40 m测量范围内,用全站仪与矿用激光器设置计划线时机身关键点横向/纵向偏差测量误差分别小于5、15 mm。基于该方法研发的导向系统已成功应用于煤矿井下巷道掘进中,满足了巷道施工与掘锚机机身定位的精度要求。该导向方法的误差特性与测试距离无关,且该方法中涉及的所有光学测量功能均在标靶内部实现,可有效屏蔽井下复杂环境对测量功能的影响,大幅提升了现场应用时的抗粉尘干扰能力。

摘要：针对地下水环境中脱氯菌污染修复周期长、电子供给难度大、易带来二次污染等问题,设计以天然矿物电气石的电场刺激、水解供氢和水体调节性能强化含脱卤拟球菌(Dehalococcoides spp.)的混合脱氯菌功能,通过将电气石和脱氯菌共同固定化,开发适用于地下水环境的生物强化原位修复技术.研究了共同包埋的电气石和脱氯菌对地下水典型有机污染物三氯乙烯(TCE)的降解性能.结果表明,在包埋材料海藻酸钠含量6%、凝固剂氯化钙含量6%、电气石含量1.0%、交联时间24 h条件下制得的固定化微球弹性好,机械强度高,粒径均匀分布在3~5 mm,具有多孔洞内结构和较为致密的外表面,既可提供电气石和细菌附着的场所,又能有效地防止微球内部菌体的流失.同时,包埋后的电气石仍能快速调节水体的pH和ORP,为厌氧脱氯菌提供适宜的生长代谢环境.无论是固定化还是分离体系,电气石的加入均增强了脱氯菌对TCE的还原脱氯效果,而电气石-脱氯菌共同固定化体系不仅能加快TCE的降解,在无外加电子供体的情况下仅180 h即可将16 mg/L的TCE完全去除,还显著促进了中间产物的进一步脱氯,反应800 h时终产物乙烯的转化率达到64%,比菌体系提升了1倍.电气石对共同包埋的脱氯菌更有效地起到了电场刺激和电子供体的作用,使其快速稳定的增殖.该复合固定化的应用方式促进了脱氯菌的富集及与电气石的接触,更加充分地发挥了电气石表面电场的直接和间接强化作用,可解决实际地下水修复过程中微生物和强化剂易分离失效的问题,促进地下水有机污染原位生物修复技术的发展.

摘要：采用金属辅助化学刻蚀法和水热法制备了Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr复合光催化剂,考察了Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr在磁场作用下的光催化性能。结果表明:Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr复合光催化剂在未使用HNO_(3)溶液浸泡且无磁场作用时的光电流密度为0.25 mA/cm^(2),开启电压为0.4 V;Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr复合材料在合成时表面会产生Ag,采用HNO_(3)溶液将其浸泡除去Ag,浸泡后光电流密度为0.07 mA/cm^(2),相比于未使用HNO_(3)溶液浸泡时的光电流密度明显下降,这是由于Ag具有传输电子与空穴的能力,可加快ZnFe_(2)O_(4)和Si纳米线间光生电子和光生空穴对的分离,从而提高光电流密度;当外加80000 A/m磁场时,其光电流密度增加至0.2 mA/cm^(2),开启电压为0.28 V,表明磁场可显著提高该复合光催化剂的光催化效率。Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr界面处的能带弯曲加快了光生载流子的传输,减少了光生空穴与光生电子间的复合,使更多的电子和空穴可参与到光催化过程中,进而提高了体系的光催化性能。在光催化过程中,外加磁场使体系所产生的光生载流子可以更快速地传输至光催化剂表面,进一步增强体系的光催化效率。

摘要：针对异构载货车辆队列高速换道稳定性问题,提出了一种分布式反馈线性化控制器设计方法。以卡车和半挂汽车列车组成的异构载货车辆队列为研究对象,利用Gauss分布拟合方法,建立了一种考虑通信延迟和动力学差异性的车辆队列高速换道路径规划集,分析了高速换道过程中异构车辆及队列运动特性。构建了异构载货车辆队列非线性系统动力学模型,提出了车辆队列安全换道主动控制策略,设计了分布式反馈线性化控制器。利用VTD与Matlab/Simulink建立了高速换道交通场景并仿真。结果表明:相邻两车间距变化小于1%。因而,该控制器可保证异构载货车辆队列轨迹跟踪性和系统稳定性。