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仪器仪表学报
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仪器仪表学报/Journal Chinese Journal of Scientific InstrumentCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是中国仪器仪表学会主办，代表中国仪器仪表及自动化最高学术水平的唯一国内外公开发行的学术性刊物。学术性强、内容创新、注重应用，优先刊登具有创新成就和观点的中英文论文、综述性文章、论坛及信息。设有学术论文、研究通讯和短文、综述、信息等栏目。
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    新声知万物,新质生产力的声学仪器力量

    郑海荣
    1页
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    套管井固井质量声学检测技术现状与展望

    张斯琪曾周末李健陈世利...
    2-28页
    查看更多>>摘要：套管井的固井质量检测在保护油气层和环境保护等方面具有重要的意义.在固井质量评价方法中,声波测井技术作为现代测井方法之一,因其对介质声阻抗大小、水泥环内部缺失及层间粘接状况敏感等优点被广泛应用.井孔声场理论是声波测井技术的基础,本文阐述了单层以及多层套管井的声场理论研究现状;介绍了几种国内外传统的声波测井技术,概括了不同技术的原理及特点.同时介绍了人工智能方法在固井质量检测中的应用,强调了多种机器学习方法在处理测井资料提供更大的函数空间,以及帮助测井专业人员以非线性方式从高维空间发掘知识等方面的优势.从5个方面展望了声波测井技术未来可能的发展趋势,为固井质量检测提供进一步的发展建议.

    固井质量检测声波测井技术声场理论人工智能地球物理测井综述

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    超声神经调控器件、机理与应用研究进展

    余卓熙周伟刘秀芳牛丽丽...
    29-41页
    查看更多>>摘要：超声神经调控可无创、精准调控脑深部神经核团,为神经科学基础研究和脑疾病治疗干预提供了全新手段,得到了广泛的关注,是神经调控领域的前沿热点研究方向.本文综述了超声神经调控研究进展,重点阐述了体波换能器、声表面波器件和光声器件三类超声神经调控声学器件的原理与发展,分析了超声神经调控的机理研究,以及探讨了超声神经调控的生物医学应用.本文最后对超声神经调控研究进行了总结和展望,并探讨了声遗传学的未来发展.

    超声神经调控超声脑刺激超声辐射力机械敏感离子通道声遗传学

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    复杂型面结构超声成像检测研究进展

    曹欢庆朱启民赵培含何梓科...
    42-53页
    查看更多>>摘要：工程结构普遍具有复杂型面,而且此类区域是制造和服役阶段损伤甚至失效的高发区.超声无损检测是评估结构制造质量和服役安全性的重要手段,但复杂型面给超声检测带来了声耦合困难、随形扫描控制难、超声入射/接收难、超声传播行为复杂等挑战.本文分别从超声耦合策略、超声换能器、随形扫描控制、复杂型面轮廓重建、成像算法、复杂型面与材料复杂耦合的影响几大方面,概述了现有研究已取得的重要进展.最后探讨了复杂型面超声成像检测研究仍面临的挑战以及未来发展趋势,包括超复杂型面三维异形结构检测、高柔性二维阵列超声换能器、以及同时考虑宏/微观结构和材料自身声学特性的影响改进超声成像算法.

    复杂型面超声成像柔性阵列超声换能器表面轮廓重建信号后处理

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    基于非厄米声学超材料的宽带相干完美吸收

    严雨婷杨京梁彬程建春...
    54-62页
    查看更多>>摘要：相干完美吸收只能在特定共振频率处或窄带实现完美吸收,这极大地限制了其在实际应用中发挥作用.近年来,非厄米调制和声学超材料的引入为复杂声波操控提供了全新的研究思路,并由此产生了许多在天然结构中难以实现的新颖的波与物质的相互作用.本文提出一种非厄米声学亚波长腔管耦合模型,理论推导并展示了相干完美吸收的演化过程.通过调控系统的非厄米参数实现了两个相干完美吸收的简并,简并处带宽平均因子为12.825,且在输出谱图上观测到与之相应的宽带完美吸收特性.本文工作为基于非厄米声学超材料实现宽带相干完美吸收提供了一种新的途径,同时也为开发用于宽带声吸收、声检测等工程应用领域的新型功能性器件奠定了理论基础.

    非厄米声超材料相干完美吸收宽带简并

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    流场声学层析成像测量方法仿真和实验研究

    孔倩赵义豪姜根山王哲...
    63-74页
    查看更多>>摘要：流速是实现工业生产过程在线监测和精准化控制的重要依据.为准确测得流场分布,提出了基于径向基函数结合均衡优化(RBF-EO)算法的流场声学层析成像方法.采用径向基函数逼近建立声学流场重建模型,利用均衡优化算法求解重建问题中的不适定方程.对典型的四角切圆速度场模型进行了数值模拟与算法的抗噪性检验,并将本算法与传统的重建方法:Tikhonov算法、SVD分解法和灰狼优化算法进行了比较.仿真结果表明该算法能够很好的反演出流场分布,具有较高的重建性能和良好的抗噪性.最后,在实验室进行了 1.05 m×1.05 m的测量区域内的流场声学测量实验,并与飘带流场显示和风速仪测量结果进行了对比,结果显示,RBF-EO算法与风速仪测量结果在8个测点的平均误差为9.77％,验证了本文声波流场测量方法的可靠性.

    声波法流场测量声学层析成像均衡优化算法径向基函数

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    基于分数低阶协方差的阵列式超声波测风方法

    单泽彪谢世娟刘小松刘云清...
    75-82页
    查看更多>>摘要：考虑到当前基于时差法的超声波测风方法是间歇式测量,并且在脉冲噪声背景下测风精度较差,提出一种基于分数低阶协方差的阵列式超声波连续测风方法.该方法采用由一个发射超声波换能器和4个接收换能器组成的超声波测风阵列结构,依托该阵列结构通过对其连续采样并进行分数低阶协方差运算处理以抑制脉冲冲击噪声的影响,然后结合多重信号分类算法即可实现风速风向的高精度连续测量.通过仿真对比实验和实际测量实验验证了所提方法的有效性及优越性,与其他超声波测风方法相比具有更强的噪声抑制能力及测风精度,在实测实验中风速和风向的测量误差分别为1.2％和2°,基本达到了超声波风速风向测量的精度要求.

    阵列式测风脉冲噪声Alpha稳定分布连续测风分数低阶协方差

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    用于ZGV Lamb波检测的PVDF梳状换能器及性能研究

    郭帅尹莘新邓明晰
    83-90页
    查看更多>>摘要：能够准确激励与响应零群速度(ZGV)Lamb波的换能器是ZGV Lamb波检测应用的重要支撑.现有用于ZGV Lamb波检测的换能器存在信号弱、信噪比低等问题,为此,本文设计了一种柔性好、灵敏度高的聚偏二氟乙烯(PVDF)梳状换能器,并研究了换能器对ZGV Lamb波的激发响应性能.首先,分析了梳状换能器的工作特性,根据薄铝板的ZGV模式设计制作了PVDF梳状换能器;其次,在不同中心频率的脉冲信号下通过PVDF梳状换能器激发ZGV Lamb波,并与PVDF方形电极换能器做了性能对比实验;最后,分析了 PVDF梳状换能器电压响应特性与附着层厚度之间的关系.实验结果表明,设计制作的PVDF梳状换能器能够精准的激励与响应ZGV Lamb波,其响应信号的ZGV频域幅值相对大小随着附着层厚度的增加显著减小.

    零群速度Lamb波PVDF梳状换能器附着层厚度

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    基于自编码器模型在复杂噪声环境中无监督式结构损伤检测算法的改进

    杨抗王淋元高超陈默之...
    91-100页
    查看更多>>摘要：结构健康监测广泛应用于户外环境中,尤其是恶劣条件中的结构监测.这些恶劣的运行环境会使监测系统受到噪声的干扰.因此,设计有效的降噪策略以增强在噪声环境中利用导波进行损伤结构检测的性能至关重要.介绍了一种基于时序主成分分析(PCA)重构信号的方法用于降低波导的噪声,并将降噪后的信号与基于改进后的自编码器重建的模型来实现无监督损伤检测.对该降噪算法以及基于自编码器的无监督损伤检测模型的有效性在信噪比10 dB降到-5 dB的环境中进行了测试.实验结果表明,所提出的降噪方法能够显著提高噪声环境中损伤检测性能,在信噪比为-5 dB的噪声环境中实现AUC score从0.65提升到0.96.与此同时,还提供了用于降噪的PCA重构信号中的主成分选择的策略,用于实现优化降噪以及无监督的损伤检测.

    结构健康监测导波主成分分析深度学习降噪动态环境

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    基于深度学习的兰姆波SCF-TFM超分辨率成像

    孙刘家韩庆邦靳琪琳葛考...
    101-110页
    查看更多>>摘要：腐蚀和裂纹是结构板常见的缺陷形式,兰姆波在非贯穿型损伤处发生模式转换是制约兰姆波成像质量的主要因素.此外,声波衍射遵循瑞利准则,超声成像存在分辨率极限.本文设计了一个全卷积神经网络对接收信号进行分割与重构,实现目标模态的自动拾取,抹除杂波和模式转换的干扰.提出符号相干因子全聚焦成像法(SCF-TFM),在全矩阵聚焦成像过程中施加符号相干因子,抑制非目标区域散射波对成像结果的干扰,同时考虑散射信号的幅值及相位信息,可以一定程度上突破瑞利准则的限制,实现超分辨率成像.实验结果表明:对于单个盲孔缺陷,该方法成像结果的横向分辨率比全聚焦提高62.41％,信噪比提升58.23％;而对于多个非对称盲孔缺陷,当缺陷间距大于瑞利准则分辨率极限时,该方法的信噪比提高了 92.89％;缺陷间距小于瑞利准则分辨率极限时,该方法可以实现超分辨率成像.

    兰姆波非对称盲孔缺陷全卷积神经网络SCF-TFM超分辨率成像

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