摘要：水汽是大气的重要组成成分之一,其时空变化受气温、气压等多种气象因素的影响。因此,研究水汽反演影响因素对获取高精度水汽信息具有重要意义。以中国区域为例,研究利用全球导航卫星系统(global navigation satellite sys‐tem,GNSS)和非实测气象数据(气温和气压)探测大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)的方法。首先,对欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting,ECMWF)第5代气候再分析数据集(ECMWF reanalysis v5,ERA5)提供的气温、气压和GNSS反演的天顶对流层延迟进行评估;其次,大气加权平均温度T_(m)是PWV反演的关键参数,对不同的T_(m)计算模型进行分析,确定中国区域最优T_(m)计算模型;最后,根据误差传播理论推导PWV的理论误差,利用非实测数据计算小时分辨率的PWV并进行精度评估。结果表明,利用GNSS获取的中国区域PWV与无线电探空/ERA5 PWV均有较好的时空一致性,降雨期间PWV的误差较非降雨期间稍大。所提方法获取的PWV理论误差为2.0 mm,实际误差为2.1 mm。因此,基于GNSS和非实测气象参数反演的PWV具有较高精度,对于研究中国区域水汽时空变化与分布具有重要意义。

摘要：安全帽检测是保障建筑施工现场安全的一个有效手段。为保证暗光条件下图像分辨度,塔机吊钩摄像头夜间经常需采集灰度图像。由于摄像头晃动和人员走动,安全帽目标区域还经常会出现模糊现象。为解决模糊灰度图像中目标特征丢失所导致的检测精度下降问题,以YOLOX为基准模型,提出一种用于夜间安全帽检测的特征增强和回归权重自适应YOLOX(feature enhancement and regression weight adaptive,FERWA-YOLOX)算法。算法在输入层增加了融合不同大小感受野的多尺度残差(multi-scale residuals,MSR)模块,在同层网络中融合更多局部特征,降低目标局部模糊带来的影响;在解耦头的分类分支增加并行池化通道注意力(parallel pooling channel attention,PPCA)模块,弥补因目标颜色特征丢失所导致的网络分类能力的下降;设计了一种带双惩罚项的损失函数(double penalty items-Siou,DPI-Siou),自适应地降低形状固定目标的形状损失和模糊目标在回归时的权重,提高网络的检测精度。实验结果表明,FERWA-YOLOX较原YOLOX算法,mAP提升了4.88个百分点,参数量仅提升0.5 MB,且满足夜间实时检测需求。

摘要：针对大气湍流信道中空间光耦合效率低、对准难度大的问题,提出一种将湍流信号光束通过光栅结构耦合进光波导的研究方案,在修正的Von Karman湍流谱模型下,分析大气湍流对空间光与栅型光波导耦合参数的影响,通过优化光栅结构参数,设计高效空间光耦合波导芯片。此外,引入三组Si/SiO_(2)反射镜结构,减少向下耦合损耗,进一步提高光栅耦合效率。仿真结果表明,对于受大气湍流影响的空间光,当光栅周期为660 nm,刻蚀深度为100 nm,下包层厚度为1.45μm时,该入射光栅耦合器在1550 nm波长处的耦合效率为74%(无反射镜时,耦合效率为50.5%),实现了大气湍流环境中空间光的高效耦合,对提升通信效率和自由空间光通信领域的光电集成化具有重要的意义。

摘要：为准确掌握多尺度纤维对水泥基复合材料的性能影响规律,以碳酸钙晶须(calcium carbonate whisker,CW)纤维、钢纤维及聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维为基础,构建多尺度纤维水泥基复合材料,并在不同配合比条件下,通过流动性试验、单轴受压试验、三点弯曲缺口试验和叠加试验(overlay test,OT),研究多尺度纤维对水泥基复合材料力学性能、断裂性能及疲劳性能的影响规律.结果表明,多尺度纤维对水泥基复合材料的力学性能及断裂性能均具显著影响,在力学性能方面,多尺度纤维能较大程度上减弱水泥基复合材料的流动扩展度,并提高轴心抗压强度和弯曲抗拉强度;在断裂性能研究方面,单掺纤维组和混杂纤维组均能不同程度上提高水泥基复合材料的断裂性能.其中,对失稳断裂韧度和黏聚韧度的提升规律较为一致,在断裂性能指标的提升幅度上,黏聚韧度>失稳断裂韧度>起裂断裂韧度;CW纤维、钢纤维及PVA纤维的体积分数分别为0.50%、0.75%和0.25%时,水泥基复合材料的疲劳性能相对最优.研究成果可为水泥基复合材料的工程应用提供理论依据.

摘要：以串联关节机器人为研究对象,根据机器人结构参数建立D-H法的机器人运动学模型,推导机器人运动学方程。使用ADAMS软件对机器人进行动力学仿真分析,计算各关节驱动力矩随时间变化的数据,将动力学计算的各关节最大动载荷作为机器人结构设计和有限元计算的力学条件,对机器人铸件进行有限元仿真分析,搭建实验平台,对机器人位置重复性、姿态重复性、重复定位精度、位置稳定时间和位置超调量进行测试,对实验数据进行整理和分析。仿真计算和实验结果表明:该机器人设计合理,满足设计指标要求。

摘要：研制一种具有主动变径机构的圆形管道机器人。设计具有3组独立控制驱动模块的机器人机构,对机器人进行位姿和力学分析,描述了机器人在典型位姿条件下的力学特性。制作机器人实验样机,使用ADAMS软件对机器人进行运动仿真计算,对机器人在管道内部的姿态适应性和摩擦条件适应性进行实验验证。仿真计算和实验研究结果验证了该机器人机构设计的合理性和较好的管道适应性。

摘要：拉铆连接凭借其优秀的防松性能,被应用于越来越多的工程领域。为研究国产新型拉铆钉在剪切循环荷载作用下的松动性能,以应用最为广泛的螺栓连接为对照,分别对规格为8 mm的4.8级普通螺栓、4.8级防松螺栓以及小规格拉铆钉进行剪切循环荷载下的松动试验研究,分析了三类连接在剪切循环荷载作用下的松动过程,研究了荷载幅值和频率对螺栓连接和拉铆连接松动行为的影响。结合微观测试手段分析其损伤形貌,进一步研究剪切循环荷载下螺栓和拉铆钉的防松原理及微动损伤机制。研究表明:在同种工况下拉铆连接的防松性能优于螺栓连接的防松性能;当荷载幅值增大或荷载频率减小时,螺栓连接和拉铆连接的松动程度增大;相较于螺栓,拉铆钉独特的圆弧结构牙型和铆接成型后牙型配合面的过盈配合机制,使其防松性能有明显提升;螺栓与拉铆钉的磨损机制主要是磨粒磨损和疲劳磨损。

摘要：拉铆钉因其良好的防松动、抗疲劳和防腐性能以及较强的环境适应性等特点而被广泛应用于航空航天、轨道交通、桥梁建筑等领域。为解决光伏支架中螺栓连接易发生疲劳的问题,现研究一种国产新型拉铆钉的轴向疲劳性能,用以代替普通螺栓连接进而提高光伏支架的疲劳寿命。对LMY8和LMY10小规格拉铆钉及同规格的普通螺栓进行了轴向荷载作用下的静力试验和疲劳试验,并利用ABAQUS软件进行了拉铆钉铆接过程的模拟,利用FE-Safe软件对拉铆钉疲劳寿命进行了模拟。研究结果表明:在同样条件下,铆钉的疲劳性能优于普通螺栓的疲劳性能;拉铆钉在轴向荷载作用下的疲劳断口位于套环和锁紧环槽啮合的第一圈螺纹处,此处应力集中是拉铆钉发生疲劳失效的主要原因;拉铆钉的疲劳寿命会随着最小荷载的增大而提高,随最大荷载的增大而降低;由疲劳云图可知,拉铆钉在承受轴向循环荷载作用时,铆钉头部下方R角过渡处也会产生较大的应力,此区域也是易发生疲劳失效的部位。

摘要：针对PLC数模混合变频调速控制系统的可靠性受环境影响大、成本高、维护周期长等缺点,设计了一种远程通信变频调速的PLC控制系统。采用Modbus RTU通讯协议、RS485通信方式、PLC及触控屏实现交流电机的精准连续调速,实时获取变频器和电机的工作状态与故障情况。实验结果表明,该设计是一种调速精度高、易于扩展的变频调速控制系统。

摘要：同步定位与建图(SLAM)技术是矿山井下作业车辆实现复杂环境下自主运行的关键技术之一。基于ORB-SLAM3的算法提出了一种视觉相机和惯性传感器融合的全局定位方法,通过地图点管理机制简化ORB-SLAM3算法中的特征点管理,提高了特征点匹配的准确性。试验结果显示,融合定位新方法在公开数据集的5个序列中,单目、双目以及双目+IMU的模式下平均分别提升了50.5%、8.89%和77.46%,比上一代ORB-SLAM算法更具优势。在矿山井下实地测试中,融合定位新方法在最优模式下实现了更高的全局轨迹精度,全局轨迹误差仅0.4 m,在实际应用中不仅具有更优的性能,而且部署成本更低,有很大的潜力。