首页期刊导航|中北大学学报(自然科学版)
期刊信息/Journal information
中北大学学报(自然科学版)
中北大学
中北大学学报(自然科学版)

中北大学

靳祯

双月刊

1673-3193

xbzr@nuc.edu.cn

0351-3925798

030051

太原13号信箱

中北大学学报(自然科学版)/Journal Journal of North University of China北大核心CSTPCD
查看更多>>本学报是自然科学类学术期刊,充分反映我校生要研究成果,促进学术交流,已被EI、CA、SA、PЖ、中国科学引文数据库等收录。
正式出版
收录年代

    基于石墨烯的充油高压压力传感器仿真设计

    王吕昊曹咏弘
    565-572页
    查看更多>>摘要:压力传感器在较大压力范围内的输出结果难以稳定,传统压力传感器采用膜结构,在大压力作用下会产生强非线性,需要进行复杂的转化才能将测量数据转化为线性结果.本文基于石墨烯的压阻效应,通过圆筒状敏感结构,设计了一种高压压力传感器,能够在400 MPa范围内实现压力值的线性输出.该传感器结构主要由弹性金属膜片、可压缩硅油、圆筒结构以及石墨烯敏感膜组成.采用理论与仿真分析对传感器结构进行了优化设计,通过分析膜片厚度设计了在400 MPa压力范围内只产生弹性应变的金属膜片尺寸结构;运用流固耦合方法对传感器整体结构进行了仿真分析,明确了圆筒结构尺寸与外壁面应变大小的关系以及与整体结构固有频率的关系,通过寻找最大应变部位得出石墨烯敏感膜安装的合理位置;最后探究了圆筒结构外壁面的应变与传感器测量压力的线性关系.结果表明,设计的传感器结构可在400 MPa压力内工作,传感器圆筒结构的合适尺寸为长1.2 mm,厚度0.08 mm.在此尺寸下传感器的固有频率为127 kHz,圆筒结构外壁面应变最高可以达到 2 082 με,在应变最高处安装石墨烯敏感膜,传感器结构的灵敏度可以达到5.205 με/MPa;在0~400 MPa范围内传感器线性度结构线性度良好,结构线性相对误差仅有0.37%.

    高压传感器弹性元件结构强度流固耦合固有频率

    热式风传感器的仿真优化设计

    宋高莹高经武杨哲懿邱永锋...
    573-582页
    查看更多>>摘要:本文基于热温差原理,利用有限元分析软件ANSYS对热式风传感器在恒功率和温度平衡两种控制模式下的工况进行了模拟,分析了芯片结构的不同特征尺寸参数对传感器输出性能的影响规律.研究结果表明:传感器的输出分别随着芯片边长和厚度、加热元件长度的增加而增大,而当加热元件和测温元件之间距离增加时,输出减小.优化结构尺寸后的传感器在恒功率模式下,风向误差小于±2°,风速在0~15 m/s时,误差小于10%;温度平衡模式下,风向误差为±3°,风速有效测量范围可达0~20 m/s,误差小于5%,测量精度有所提高.

    风速风向热温差恒功率模式温度平衡模式

    复合材料热压罐成型模具结构参数对温度场的影响

    刘洋马贵春张化斌王磊...
    583-591页
    查看更多>>摘要:固化过程中热压罐内温度场分布的均匀性对于复合材料的结构性能、强度等方面具有重要影响.本文以目前航天制造业中广泛使用的用于制作复杂大型结构件的框架式模具作为研究对象,在COMSOL中建立了热压罐框架式模具在固化过程中的非定常三维温度场,研究了模具的不同筋板厚度和通风孔尺寸的情况以及型面下方半圆形散热孔存在与否的情况对模具型面温度场均匀性的影响.对比支撑筋板厚度分别为10,8,6和4 mm模具的温度标准差曲线发现:减小支撑筋板厚度可增加型面温度场均匀性,但模具整体稳定性随着筋板厚度变薄而迅速降低,更易发生受压失稳现象;对比纵向通风孔尺寸为130 mm×220 mm、150 mm×220 mm、170 mm×220 mm和190 mm×220 mm模具的温度标准差曲线发现:适当加宽筋板通风孔尺寸可提高型面温度场的均匀性,但宽度170 mm与190 mm的曲线基本重合,影响已不明显;同样型面下方散热孔的存在可以提高型面温度场的均匀性.

    热压罐成型模具复合材料温度场

    少样本下基于元学习的柱塞泵故障诊断方法

    胡宏俊杨喜旺黄晋英
    592-600页
    查看更多>>摘要:针对柱塞泵故障样本少、在噪声干扰下故障信号微弱及传统深度学习依赖大量训练样本的问题,提出了一种基于模型不可知元学习(MAML)的少样本柱塞泵故障诊断方法.首先,利用改进的带自适应噪声的完全集成经验模态分解(ICEEMDAN)方法来分解采集到的一维振动信号,得到本征模态函数的IMF分量,并筛选故障信息丰富的敏感分量以增强振动信号中的特征信息.其次,建立了多通道一维卷积模型,该模型构建了一个具有高效通道注意力机制的通道交互特征编码器,旨在关注不同通道间的交互故障信息,进而有效地提取多个诊断元任务的通用诊断知识.最后,将一维卷积模型作为基模型,并通过MAML方法训练获得了最优的模型初始化参数;最优的初始化模型能够快速适应新工况下的少量柱塞泵故障样本,从而实现了少样本下的柱塞泵故障诊断.利用柱塞泵实验数据验证了模型的性能,结果表明,所提方法在少样本条件下对于各种诊断任务的诊断准确率都达到90%以上.

    模型不可知元学习少样本注意力机制柱塞泵

    基于特征调制图神经网络的智能合约源码漏洞检测

    师自通师智斌刘冬明石琼...
    601-607页
    查看更多>>摘要:随着区块链技术的广泛应用,智能合约的安全问题引起广泛关注.针对智能合约源码向字节码转化会丢失部分语义信息,而现有深度学习漏洞检测方法不能很好地检测重入漏洞和时间戳漏洞等问题,本文提出一种基于特征调制图神经网络的智能合约源码漏洞检测方法(GNN-film).首先,分析重入漏洞和时间戳漏洞的特点,使用智能合约源码构建图结构并将其精简化;其次,搭建基于特征级线性调制的图神经网络模型,利用该网络模型强大的特征调制能力对合约漏洞特征进行精确表示;最后,将精简化后的图结构数据输入搭建的模型中获得检测结果.实验结果显示,本文方法对重入漏洞和时间戳漏洞检测的准确率达到91.00%和91.64%,相较基于图神经网络的方法分别提升了4.20百分点和9.70百分点,证明本文方法对相关漏洞检测的能力要优于其他检测工具.

    智能合约漏洞检测重入漏洞时间戳漏洞特征调制图神经网络

    极弱光环境下噪声图像的生成

    秦嘉豪秦品乐柴锐陈作钧...
    608-613页
    查看更多>>摘要:针对弱光环境中的噪声复杂,建立噪声模型十分困难的问题,本文提出一种基于扩散模型的噪声图像生成方法.首先,通过扩散模型的前向过程中的公式向清晰图像中加入多种类型的噪声,然后,将其与清晰的条件图像一同输入到网络中,最后,通过冷扩散模型的采样算法循环迭代的生成噪声图像,从而建立更加真实的噪声模型.在弱光数据集上的实验结果表明,与其他算法相比,本文算法生成的噪声图像在客观指标上的KL散度值为0.068,比现有最好的方法降低了0.001,主观上质量更高,与弱光环境中的图像更接近,建立的噪声模型更加准确.本文方法可以在弱光环境下建立质量较高的噪声模型,为弱光环境下的噪声建模提供了新的思路,且将扩散模型应用于弱光噪声建模领域.

    微光成像扩散模型噪声生成图像处理神经网络深度学习

    基于RGB-D数据耦合误差处理的CEP-SLAM

    李林其常敏侯晓煜贾彩琴...
    614-627页
    查看更多>>摘要:针对使用RGB-D相机的VSLAM中RGB-D数据存在耦合误差的问题、现有特征提取方法存在的边点误提取问题及恒速运动模型跟踪稳定性差的问题,基于ORB-SLAM2框架提出了CEP-SLAM算法.算法使用恒加速运动模型来设置待跟踪帧的初始位姿;使用优化后的位姿计算帧间视觉里程计并更新恒加速运动模型,结合RGB图与深度图的采集时间差估算位姿偏移,基于该位姿偏移构建对极几何约束,使用二分法查找特征点在深度图对应像素点的位置,对特征点深度进行调整,缓解了RGB-D数据耦合误差对VSLAM的影响;提出一种基于联合方法的关键帧边点剔除算法,通过利用特征点在深度图的邻域信息对待插入关键帧中存在的不良边点进行判断和剔除.使用本文提出的CEP-SLAM算法在TUM公共数据集上进行实验,结果表明本文算法较好地剔除了不良边点,与经典算法相比有更好的鲁棒性、跟踪稳定性和更高的定位精度.

    RGB-D相机VSLAM恒加速运动模型视觉里程计耦合误差

    基于大核卷积和密集目标细化的遥感图像多尺度特征增强网络

    王占魁秦品乐曾建潮
    628-637页
    查看更多>>摘要:针对遥感图像中目标尺度变化差异大、方向任意和分布密集,现有检测方法较少直接关注密集边缘信息且目标无法获得合适的感受野,遥感检测效果较差的问题,本文提出了一种基于大核卷积和密集目标细化的多尺度特征增强网络(LKCSFP-NET)来进行遥感图像的检测.该网络首先在SKNET基础上增加了空洞卷积形成大核卷积块(LKB),从而获得小目标的最佳感受野以及提升了网络对多尺度的适应性和准确度;其次在FPN基础上增加了集中空间特征金字塔CSFP模块,通过将全局语义信息与局部语义信息相结合,解决了遥感图像因目标分布密集以及背景复杂导致的检测效率较低的问题.实验结果表明,在DOTA和HRSC2016公开数据集上,所提算法在2个数据集上的平均检测精度分别为75.96%和96.60%,较基线网络提升了1.36百分点和0.63百分点,优于现有大多数模型.所提出的LKCSFP-NET 在两个公开数据集中表现稳定,对小目标和密集排列的目标都有较好的检测效果,高于现有大多数模型的检测精度,可以很好地应用于遥感目标的检测.

    目标检测遥感图像多尺度大核卷积密集检测特征融合

    双模型驱动的多偏好策略自适应差分演化算法

    龚懿昀于海波王韵康丽...
    638-646页
    查看更多>>摘要:为增强代理模型辅助进化算法对高维昂贵优化问题的求解性能,提出了一种双模型驱动的多偏好策略自适应差分演化算法.该算法基于全局和局部两种代理建模方法,有机融合了3种具有不同寻优偏好的进化策略.每次迭代,通过利用优化过程中最优解在线更迭反馈信息,以序贯方式自适应调整不同进化策略调用频次,以高效平衡算法的全局勘探和局部开采.为促进种群内个体间优秀信息共享,设计了一种精英个体驱动的差分扰动策略,以增量潜在优解区域的最优样本先验.通过处理26个不同规模的高维基准测试问题,结果表明,所提算法的收敛性能和优化效率较4种先进的同类型算法在至少17个测试问题上绝对占优.

    代理模型昂贵优化差分演化策略自适应精英扰动

    超重力-水热法制备形貌可控的钛酸锶钡粉体

    马瑶袁志国李宇龙付艺婷...
    647-653页
    查看更多>>摘要:零维和多维结构的钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3,BST)粉体分别具有高比表面积和高长径比的优势,为提升材料性能并扩大电子元件中原材料的工业化应用,改善粉体制备过程中分布不均、耗时长的问题,采用撞击流-旋转填料床(IS-RPB)结合水热法制备了添加丙三醇的BST粉体,考察了水热温度、水热时间及丙三醇添加量等因素对BST粉体形貌的影响规律.结合X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对BST粉体的形貌、晶相及组成进行了表征分析.结果表明:在超重力因子为40、撞击初速度10.61 m/s、水热温度180℃、水热时间12 h的条件下,当添加少量丙三醇时,其充当分散剂的作用,所制得的BST粉体为均匀性与分散性良好的纳米球形颗粒;当添加较多丙三醇时,其充当溶剂的作用,在水热条件下沿单元晶面生长得到了片状及花状形貌.本文提出的超重力-水热法及丙三醇的添加对于工业化形貌可控制备BST粉体探索提供了一种方便快捷的途径.

    水热法撞击流-旋转填料床钛酸锶钡丙三醇形貌调控