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期刊信息/Journal information
清华大学学报（自然科学版）
清华大学学报（自然科学版）

梁恩忠

月刊

1000-0054

xuebaost@tsinghua.edn.cn

010-62788108,62792976

100084

北京市海淀区清华园清华大学

清华大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Tsinghua University(Science and Technology)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为科学技术综合性学术刊物。反映清华大学自然科学与技术领域基础研究和实验研究方面的科研成果，推动国内外学术交流。主要栏目有工程力学、电机工程、机械工程、能源技术、信息科学、材料科学、基础理论等。主要读者对象是高等学校和科研单位的科研工作者、教师和研究生。
正式出版
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    面向智能制造的微服务聚类与选择方法

    王立平史慧杰王冬
    109-116页
    查看更多>>摘要：智能制造要求工业软件能够实现敏捷开发,对工业软件应用微服务架构是当下重要的研究方向.为了提高开发效率,需要将微服务形式的功能组件发布在互联网中并构建微服务库进行管理,供用户根据需求挑选.面对用户 日益复杂的业务需求,需要微服务库能够将其所包含的大量微服务进行组合来拓展所能实现的功能.针对服务组合过程中的检索和选择2个环节,分别设计了基于微服务的功能需求与非功能需求的服务聚类和服务选择算法,在微服务库中选出最优的微服务组合提供给客户.实验结果表明,所提出的聚类与组合方法取得了良好的效果,提高了用户的满意度并实现了微服务的高效利用.

    智能制造微服务服务聚类服务选择

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    单舵轮AGV叉车的激光雷达定位与路径跟踪

    姚铭段金昊邵珠峰苑韶伦...
    117-129页
    查看更多>>摘要：自动引导车(automated guided vehicle,AGV)叉车是工业领域重要的物料运输装备,其定位精度和路径跟踪精度是提高物料运输效率、工厂自动化及智能化水平的重要基础.该文以医药行业室内结构化环境下的单舵轮AGV叉车为对象,利用基于密度的有噪声空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法和快速迭代最近点(fast iterative closest point,FICP)算法实现了基于反光柱的激光雷达导航定位,并提出了基于距离的异常点剔除规则,保证定位结果的稳定性及算法的鲁棒性.利用Kalman滤波算法,融合激光雷达、角度传感器和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)的定位数据,提升了定位精度.对于AGV叉车的路径跟踪问题,建立了比例积分(proportional-integral,PI)控制器,设计了基于三阶Bézier曲线的圆弧路径,并对Bézier曲线的参数进行了优化,避免了曲率突变,提高了路径跟踪精度.实验结果表明,基于DBSCAN和FICP算法的激光雷达定位算法能够实现±3mm的定位精度,实现了 AGV叉车的准确定位;基于Bézier曲线改进后的圆弧路径跟踪误差降低了 72％,直线和圆弧路径动态跟踪精度控制在25 mm以内,工作站点的重复定位精度达±12mm,达到了预期设计要求.

    自动引导车(AGV)叉车激光雷达定位路径跟踪比例积分(PI)控制Bézier曲线

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    数据采集终端用分布式印制差分低通滤波器

    刘金全王骞许剑胡强...
    130-134页
    查看更多>>摘要：为解决高速数据采集终端的抗干扰问题,该文基于阶梯阻抗谐振器,提出了一种分布式印制差分低通滤波器,其中高阻抗传输线利用松耦合的差分线对实现,低阻抗传输线利用紧耦合的差分线对实现.为减小滤波器尺寸,高低阻抗传输线均以折叠线形式实现.作为示例,采用分布式印制方法,利用FR4三层印制电路板设计了低成本的差分低通滤波器,截止频率为3.5GHz,可有效覆盖高速数据采集终端的工作频率.该差分低通滤波器可应用于高速数据采集终端,解决高速采集和无线互联之间的互扰问题.

    阶梯阻抗谐振器差分低通滤波器低成本

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    条形状精细纹理的触觉感知深度识别阈值

    张守胜庄滕飞方星星朱华...
    135-145页
    查看更多>>摘要：触觉对人类感知外部世界起着重要作用,但是由于触觉机制复杂、涉及的感知单元众多,因此人类对触觉的认识依然有限.该文利用认知行为学、摩擦学和脑电图法基于皮肤的"感"和大脑的"知"系统研究了条形状精细纹理触觉感知深度识别阈值涉及的摩擦振动特征和大脑触感激活反应,通过单通道触感神经元群模型初步验证了纹理刺激强度和神经元兴奋性对触觉感知的影响.结果显示:随着纹理深度的增大,手指触摸的形变摩擦比例增大,人对纹理的主观感知增加,纹理识别正确率提高,人的平均触觉感知深度识别阈值为11.60μm;纹理深度与载荷指数、振动信号最大幅值、递归参数熵、最长竖直线段长度、脑电(EEG)信号P300成分幅值的峰值均呈显著正相关关系,与P300成分的潜伏期呈显著负相关关系;当纹理深度超过触觉感知深度识别阈值后,触摸振动信号的频谱幅值和非线性特征参数显著增大,振动信号主频增大到Pacini小体的最佳感知频率范围,振动信号系统从稳态模式转变为突变模式,大脑脑区的激活强度和面积增大,大脑的神经元活动以及大脑对触感信息的加工强度显著增强,触觉识别速度显著提高;单通道触感神经元群模型可有效模拟真实脑电信号,神经元群的兴奋度越高,触感越强,则脑电信号的频谱主频越小、幅值越大.

    精细纹理摩擦振动脑电(EEG)触觉感知深度识别阈值单通道神经元群模型

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    高纯锗探测器制作和运输中产生的宇生放射性核素

    张秋丽张鹏景明坤曾志...
    146-154页
    查看更多>>摘要：暗物质探测和寻找无中微子双β衰变(0υββ)等稀有事例实验是当前重要的基础前沿课题.高纯锗(HPGe)探测器具有极低本底,成为开展此类研究的重要设备.然而,探测器在制作和运输过程中会被宇宙射线活化,产生的长寿命宇生放射性核素对本底有长期贡献,会严重影响稀有事例实验的探测灵敏度.该文研究了一个新定制的高纯锗探测器在生产和运输中产生的宇生核素.该探测器在制作完成后立即运送到中国锦屏地下实验室(CJPL),而后在不同时间测量该探测器在屏蔽条件下的本底能谱.利用GEANT4 Monte Carlo程序模拟锗晶体内、外宇生核素的衰变能谱并计算了宇生核素的探测效率,最终通过能谱分析得到宇生核素的比活度,即锗晶体中57 Co:0.016 mBq/kg,58 Co:0.046 mBq/kg,54 Mn:0.012 mBq/kg;结构铜中57 Co:0.452 mBq/kg,58 Co:1.245 mBq/kg,54 Mn:0.382 mBq/kg,60 Co:0.389 mBq/kg.该结果有助于深入理解本底能谱的构成,同时该文计算宇生核素比活度的思路可以为使用高纯锗探测器开展稀有事例探测的宇生本底评估提供参考.

    高纯锗(HPGe)探测器宇生放射性核素比活度

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    某小型模块化反应堆核电站二回路系统变工况特性

    王鑫赵钢曲新鹤王捷...
    155-163页
    查看更多>>摘要：小型核电站具有规模小、投资成本低、功率可调节灵活等特点,用途比较广泛.核电站二回路系统变工况分析对优化核电机组运行模式和提升核电站经济效益具有重要意义.首先,该文针对某小型模块化反应堆核电站二回路系统,使用EBSILON软件搭建了系统模型;其次,在完成模型精确性验证后,使用该模型开展了变工况分析;最后,计算了不同功率水平、汽轮机背压、回热加热器切除方式下二回路系统的关键热力性能参数.结果表明:功率水平会对发电效率、热耗率、回热抽汽系数、高/低压缸出力份额等多项参数造成影响;对该影响的定量分析显示,适当降低汽轮机背压有利于提升机组性能,当功率水平为100％热耗率验收工况(turbine heat acceptance,THA)时,若背压设计值下调2.0kPa,则二回路系统热耗率降低272.338kJ·(kW·h)-1.此外,回热加热器切除方式会影响二回路系统热力性能,但不同切除方式产生的影响不同.以主给水温度为例,高压回热加热器部分或全部切除将导致主给水温度降低30 ℃以上,但仅切除低压回热加热器L1基本不影响主给水温度.

    变工况小型核电站回热加热器切除定压运行EBSILON

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    低气压富氧环境对典型织物燃烧特性的影响

    贾旭宏汤婧马俊豪田威...
    164-172页
    查看更多>>摘要：室内富氧可满足人们在高高原地区的补氧需求,同时也会带来额外的火灾隐患.该文模拟高高原低压富氧环境,研究低气压下(60.5 kPa)不同氧浓度(21.0％、27.0％、33.0％和39.0％)对室内典型织物——纯棉和涤纶燃烧过程的影响,分析了织物火焰形态、点燃时间、质量损失速率、热释放速率和总热释放量等燃烧核心参数的变化.实验结果表明:在低压常氧环境下,纯棉和涤纶的点燃时间分别缩短了 3.6％和7.8％,有焰燃烧时间分别增加了 46.8％和197.0％,涤纶熔滴燃烧时间增加了 3.0倍.随着氧浓度增大,2种材料的点燃时间、质量损失速率的达峰时间和热释放速率达峰时间均缩短,火焰高度有所增加,质量损失速率峰值和热释放速率峰值均大幅增加.涤纶燃烧效率提高了 68.1％,总热释放量增加了 1.2倍,且熔滴燃烧时间增加了 3.1倍,纯棉燃烧变化则不明显.若以热释放速率峰值作为火灾危险性的判断依据,则织物在气压为60.5 kPa、氧浓度约为30.0％的条件下燃烧与在常压常氧下燃烧发生火灾的危险性相当.

    低气压富氧燃烧织物燃烧热释放速率火灾危险性

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