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期刊信息/Journal information
厦门大学学报（自然科学版）
厦门大学
厦门大学学报（自然科学版）

厦门大学

张鸿斌

双月刊

0438-0479

jxmu@xmu.edu.cn

0592-2180367

361005

福建省厦门市厦门大学囊萤楼218-221室

厦门大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Xiamen University(Natural Science)CSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是由厦门大学主办，国内外公开发行的综合性学术期刊）双月刊），是中国优秀科技期刊、中国自然科学核心期刊。主要刊载数学，物理学，计算机与信息工程，技术科学，化学，化工，海洋学，环境科学，生命科学等学科的最新研究成果。本刊坚持党的基本路线，提倡“双百”方针，以促进科学技术的发展，为传播科技成果，发现和培养科技人才提供了一个总结经验、相互交流的园地。
正式出版
收录年代

    物体附加质量的一种改进算法

    林献武黄明辉
    583-594页
    查看更多>>摘要：[目的]为了更方便地计算附加质量和提高无环流理论的严谨性,基于涡动力学理论重新推导了一种基于物面滑移速度分布计算附加质量的方法.[方法]首先基于涡动力学理论给出以流场涡量和速度表征的流体动力和力矩表达式,然后指出其收敛于无环流的条件:1)用滑移速度代替物面速度;2)力矩参考点要与刚体固连;3)令流场中的涡量强度为零.利用刚体运动可用平动参考点速度和旋转角速度来表征的特性,进一步建立平动和旋转速度与流体动力和力矩的关系,并导出附加质量新算法.基于这种新算法,分析了物体尺寸、平动参考点位置以及参考坐标系对附加质量的影响及转换方法.[结果]针对经典外形,本文方法与数值算法得到的附加质量完全一致.[结论]本文提出的新算法在附加质量计算和转换方面具有正确性和简便性.在数值计算过程中,对于采用面元法计算滑移边界速度的讨论,指出了目前面涡法在实际应用中失败的根本原因,并提出解决方案,为面元法的实际应用提供了新的思路.

    流体动力涡动力学不可压缩流场附加质量面元法

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    InGaN基蓝光激光器p型覆盖层和波导层优化

    马雯翟智超李书平
    595-602页
    查看更多>>摘要：[目的]为了进一步提升蓝光激光器的性能,基于实验样品结构,研究了 p型覆盖层和波导层对InGaN基边发射蓝光激光器性能的综合影响.[方法]将p型覆盖层优化为多层Al组分渐变的结构,以降低p型覆盖层与电子阻挡层的Al组分差值;优化波导层的In组分浓度,以提高波导层的光限制能力.利用PICS3D软件模拟计算其光输出功率、能带结构、光场分布、载流子电流密度分布等特性.[结果]随着p型覆盖层层数的增加,以及p型覆盖层与电子阻挡层之间Al组分差值的减小,光输出功率和斜率效率不断提高;随着上波导层In组分的增加,光输出功率提升明显.同时优化两者得到的最终优化结构,光输出功率可达到0.421 W,相较标准结构提升了 65.75％.[结论]降低p型覆盖层与电子阻挡层之间的Al组分差值,可以有效降低两者之间的晶格失配和势垒差,进而提高有源区的空穴注入;增加p型覆盖层的层数可降低晶格失配,进而降低载流子的传输损耗.增加波导层的In组分浓度可以提高有效提高光限制因子,尤其是上波导的In组分增加对提高光限制因子非常明显.

    蓝光激光器InGaN基p型覆盖层线性渐变波导层光限制因子

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    适用于共晶焊的肖特基二极管背面金属化工艺优化

    郑志霞陈轮兴郑鹏
    603-608页
    查看更多>>摘要：[目的]为了降低成本,减少污染,提高工艺效率,对肖特基二极管背面金属化工艺进行研究,探索锡锑合金替代金系合金的最佳不持温镀膜金属化工艺.[方法]通过持温镀膜与不持温镀膜对比实验,分析电子束蒸发镀膜基片温度对阴极金属层间黏附性和导电性,以及薄膜厚度对空洞率的影响,得到适用于批量共晶焊的肖特基二极管背面金属化最优工艺参数.[结果]当基片温度为180 ℃时,不持温镀膜的剪切力为64.53 N,高于持温镀膜的剪切力;当金属化锡锑合金膜厚为3μm时,共晶焊的空洞率低于5％,符合共晶焊要求;电子束蒸发镀膜背面金属层方块电阻随基片温度升高先减小后增大,温度在180～240 ℃之间,方块电阻随基片温度的变化不大.[结论]用于共晶焊的肖特基二极管背面金属化的最优工艺为基底温度升到180 ℃后在自然降温的同时进行多层金属镀膜,锡锑合金镀膜厚度为3µm.

    肖特基二极管金属化工艺电子束蒸发镀膜方块电阻空洞率剪切力

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    游梁式抽油机非圆齿轮传动设计与节能分析

    蔡志钦蔡海洋崔钰璞金猛...
    609-618页
    查看更多>>摘要：[目的]针对游梁式抽油机存在系统效率低、能耗高、负载波动大的不足,对基于非圆齿轮传动的游梁式抽油机节能设计方案进行研究.[方法]在考虑非圆齿轮传动条件及其与曲柄载荷匹配原则的基础上,选取最优非圆齿轮节曲线,形成非圆齿轮节曲线的节能设计准则.通过仿真分析,获得不同非圆节曲线对应的能耗值,筛选出最低能耗对应的非圆节曲线,并结合CYJY10-4.2-53HB型号游梁式抽油机进行仿真和实验验证.[结果]1)仿真结果得到在同功率电机下耗能降低4.7％,在更小功率电机下耗能降低11％,与实验结果基本一致;2)基于非圆齿轮传动的游梁式抽油机,可大幅度降低抽油机输入轴的扭矩峰值和扭矩波动,降低能耗,实现节能.[结论]从节能和降低负载波动的角度来看,非圆齿轮传动对于圆柱齿轮更有优势.

    游梁式抽油机非圆齿轮节曲线曲柄载荷节能

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    基于正例学习的纹理表面缺陷检测

    邵桂芳陈鸿荣李志超温五四...
    619-629页
    查看更多>>摘要：[目的]针对深度学习开展纹理表面缺陷检测存在缺陷样本数量不足的问题进行研究.[方法]提出一种基于正例学习的纹理表面缺陷检测算法,基于自编码器设计重构模型产生无缺陷的重构图像,并基于差异搜索策略实现缺陷的识别与分割.基于纹理表面特征的灰度自适应转换实现色彩型纹理缺陷保持与识别速度的权衡,并采用不同通道重要性的策略以显著突出缺陷特征.通过修改标签值的方式放大判别器在缺陷区域产生的对抗损失,实现对细微缺陷的检测.[结果]在MVTec数据集的5个纹理数据子集上的消融实验表明,本文提出的基于纹理表面特征的灰度自适应和缺陷关注模块可以有效提升检测准确率,且与PaDiM、STPM和MemSeg方法相比,本文方法的平均分类准确率为95.174％,mIoU为44.01％,在分类样本与分割缺陷上具有明显优势.[结论]相较于当前流行方法,本文提出的基于正例学习的纹理缺陷检测方法具有无需大量缺陷样本、速度快的优点,在分类样本上具有更高的准确率,在分割缺陷上也更接近于真实标签.

    纹理表面缺陷检测深度学习正例学习生成对抗网络

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    PET薄膜激光刻蚀高精度形貌测量

    谢佳豪黄彩虹易定容叶一青...
    630-639页
    查看更多>>摘要：[目的]激光刻蚀高分子薄膜是制备仿生纳米通道的常用方法,刻蚀尺寸的测量对提高制备质量具有重要意义.受到刻蚀尺寸在微纳米级,薄膜反射率低、受成像噪声干扰严重等影响,激光刻蚀薄膜微纳表面形貌高精度测量一直是艰巨的挑战.[方法]基于并行物方差动共聚焦成像与图像抗干扰方法结合,实现激光刻蚀聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terphthalate,PET)膜后的微纳表面形貌的高精度测量.首先,介绍并行物方差动共聚焦三维成像原理,刻度了系统在40倍物镜下的轴向差动曲线,拟合光强差与离焦量的线性关系式.然后,采集激光刻蚀薄膜焦前焦后共聚焦图像,使用图像增强提取刻蚀区域并合成差动共焦图像.并利用非线性空间滤波器,消除图像中的干扰,获取刻蚀形貌的三维结构.[结论]实验结果表明,该方法与白光干涉仪的测量结果相近,在测量线宽3.230 μm、深度0.082μm的激光刻蚀PET薄膜沟槽实验上,拟补了白光干涉仪无法准确解析高度信息的不足.本研究为高分子薄膜显微加工形貌测量提供了一种高效率、高精度、无损的可行性测量方法.

    三维测量PET薄膜图像对比度图像平滑

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    自润滑滑动轴承涂层厚度的太赫兹无损检测

    黄永林黄异钟舜聪陈志雄...
    640-648页
    查看更多>>摘要：[目的]自润滑轴承在服役过程中面临的恶劣工况会加剧涂层磨损,涂层一旦失效则可能发生重大事故,因此对涂层磨损量的检测就显得尤为重要.[方法]针对当前对轴承自润滑涂层磨损失效评价技术存在的精度低、可靠性不足等问题,本研究提出基于太赫兹时域光谱技术的高精度自润滑滑动轴承涂层厚度无损检测方法.在系统探究聚四氟乙烯(PTFE)型涂层材料在太赫兹频段的介电响应特性的基础上,对其厚度及磨损量进行精确测量,并重构涂层界面形貌.[结果]结果表明,太赫兹波对PTFE型涂层具有良好的穿透性和特征响应特性,其厚度检测的理论最大误差为4.69μm,相对误差为2.35％,并且能对1μm的磨损量进行检测.[结论]该方法可满足实际的工程检测需求,为发展更加适用于自润滑涂层的无损检测技术提供了新方案.

    太赫兹时域光谱轴承自润滑涂层无损检测厚度磨损量

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    基于Wi-Fi信道状态信息的坐姿监测方法

    刘暾东黄智斌江灏
    649-658页
    查看更多>>摘要：[目的]针对现有的坐姿监测方法存在的接触式、隐私性低、成本高、部署不方便等问题对坐姿监测方法进行研究.[方法]提出基于Wi-Fi信道状态信息的坐姿监测方法.该方法在不同坐姿下采集商用路由器的Wi-Fi信道状态信息,结合卷积神经网络和长短期记忆神经网络建立坐姿分类模型,融合采样窗口内信道状态信息的幅值和相位数据,并充分提取数据的空间和时间特征,提高坐姿分类精度.在对原始相位数据进行预处理时,提出了近邻子载波差值阈值补偿方法,有效地解决了不同子载波的相位旋绕不同步的问题.[结果]搭建坐姿监测环境,对办公或学习场景下的5种常见坐姿进行分类.实验证明,该坐姿监测方法对坐姿分类有较高的准确率,对所有坐姿分类的平均准确率达到91.23％.[结论]本文提出的基于Wi-Fi信道状态信息的坐姿监测方法,具有非接触式、隐私性高、成本低、部署方便等特点,且对坐姿分类准确率高,在坐姿监测系统的研究上具有一定的实用价值.

    坐姿监测CSIWi-Fi感知CNN-LSTM

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    基于残差网络结构的对抗图像分类模型

    巫煜文蔡艺军卓建亮涂梅林...
    659-669页
    查看更多>>摘要：[目的]对抗样本的出现,导致深度神经网络以高置信度输出错误结果,为了提高深度神经网络的安全性,需对对抗样本进行区分.[方法]基于残差网络结构提出一种用于正确分类对抗攻击样本的分类模型,命名为RC-Net.RC-Net分类模型包含残差网络特征提取模块和分类模块.使用对抗训练方式对RC-Net分类模型进行迭代训练,改进当前流行的三种对抗攻击方法,对Mini-ImageNet数据集进行对抗处理,生成相应对抗样本.随后,用处理过的样本攻击EfficientNet分类模型和RC-Net分类模型,并对攻击效果进行对比.[结果]从攻击结果上可以得知,本文所提出的RC-Net 分类模型在Mini-ImageNet对抗样本上具有较高的分类准确率.[结论]对深度神经网络进行对抗训练,可有效增强深度神经网络模型的鲁棒性.

    对抗攻击图像分类器残差网络对抗样本

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    基于5阶B样条的避障泊车路径规划

    周辰昊刘中华吴新烨
    670-678页
    查看更多>>摘要：[目的]为实现安全泊车,针对自动泊车路径规划方法中泊车环境存在障碍物的情况进行路径规划研究.[方法]提出基于5阶B样条曲线的双步式避障泊车路径规划方法,建立泊车环境避障及障碍物避障约束函数,以B样条路径曲线控制点为主要变量,以泊车完成时车辆在车位内且车身平行于车位为目标,建立含有多个非线性约束的泊车路径函数,并进行求解.[结果]数值仿真结果表明,基于5阶B样条曲线的避障泊车路径规划方法,可得到同时满足环境避障约束、障碍物避障约束及车辆参数约束的泊车轨迹曲线,能够实现当泊车环境存在障碍物时的路径规划.[结论]本文提出的5阶B样条曲线双步式避障泊车路径规划方法适用于平行泊车与垂直泊车,能够有效规划出一条可行的避障泊车路径,且保证行驶过程中车辆转向角速度连续,车辆与障碍物保持一定安全距离.该方法能够应用在较多泊车场景,具有较好的理论意义与工程价值.

    自动泊车路径规划车辆避障B样条曲线

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