中国航发控制系统研究所传感系统工程部，江苏 无锡 214063
基于数值仿真工具，对某型压力传感器芯体径向脉冲激光焊接过程进行3D建模及仿真分析。模型描述了焊接过程中脉冲激光形成的等效热源，316L不锈钢材料的传热和相变，热影响区形成的瞬态应力场，以及焊接后形成的残余应力。同时，根据多种激光焊接工艺参数组合形成的熔池深度实测数据完成等效热源模型的标定。结果显示：经过标定的等效热源模型熔深计算值与实测值偏差在8%以内；将焊缝残余应力分布计算值与X射线衍射法所得的实测值进行了对比分析，两者结果较为吻合，变化规律一致，偏差值小于15%。验证了激光焊接模型的精度能够满足工艺参数影响规律研究及参数优化的工程需要。
脉冲激光焊接 等效热源 残余应力 熔池深度 X射线衍射法 pulse laser welding equivalent heat source residual stress depth of molten pool X-ray diffraction method
哈尔滨工业大学(深圳)理学院，广东 深圳 518055
质子导体固体氧化物燃料电池中的电解质是影响其性能和稳定性的关键。通过固相反应法制备了B位阳离子掺杂的BaCe0.9M0.1O3-δ(BCM，M=Sc、Y、Zr、Nb)质子导体陶瓷，通过材料表征和纳米压痕测试探究了B位掺杂对烧结特性和力学特性的影响规律。结果表明，三价离子掺杂会促进BCM烧结过程中颗粒的生长而高价离子掺杂则会抑制颗粒生长。在力学特性上，掺杂后的BCM的弹性模量随着同稳定价态掺杂元素(Sc和Y)的离子半径的增大而减小，随着不同稳定价态掺杂元素(Y、Zr和Nb)的价态的增加而减小。
固体氧化物燃料电池 质子导体电解质 力学特性 烧结特性 铈酸钡 solid oxide fuel cell proton conducting electrolyte mechanical properties sintering characteristic barium ceriate
1 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽合肥230009
2 测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，安徽合肥30009
3 教育部安全关键工业测控技术工程研究中心，安徽合肥20009
微器件广泛应用于电子工业。由于衍射效应，微器件的物理边缘与光学边缘不一致，这给检测和测量带来了挑战。为提高微目标检测与测量精度，本文将图像超分辨率重建与目标测量结合，提出了一种基于边缘增强的图像超分辨率重建算法并搭建了对应的测量系统。首先提出了一种新的图像超分辨率重建质量评价参数，证明了图像超分辨率重建提高目标测量精度的可行性。针对目标边缘，将通道注意力机制引入网络，增强了网络对图像边缘的重建能力。最后，设计并搭建了目标测量系统，并进行了实验。结果表明：在公开数据集上，本文算法能取得更高的峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM）等客观指标值；在实际测量中，本文算法可将原有测量系统极限分辨率提高25.9%，目标测量精度平均提高51.6%。本文研究为工业生产中的微目标检测和测量提供了一个潜在的发展方向。
深度学习 图像超分辨率 计算机视觉 边缘检测 亚像素 deep learning image super-resolution computer vision edge detection subpixel
1 郑州铁路职业技术学院人工智能学院, 河南 郑州 451460
2 河南省智慧与智能技术应用工程技术研究中心, 河南 郑州 451460
3 江苏大学计算机学院, 江苏 镇江 212000
为解决较多图像匹配算法主要通过测量关键点之间的距离来实现特征匹配, 忽略了图像的结构信息, 使其存在较多的误匹配的问题, 本文设计了方差约束耦合几何不变特性的图像匹配算法。借助于 Forstner算子计算像素点的兴趣值, 以检测图像的特征; 计算图像的梯度信息, 获取图像的方向值, 并切割图像特征的圆形邻域, 从而获取扇形子域; 以图像的方向值为基础, 通过计算扇形子域中的灰度不变矩, 输出对应的特征向量; 引入区域方差函数, 获取图像的结构信息, 将其加入至图像特征的匹配过程, 以约束欧式距离的测量结果, 实现图像特征匹配; 最后利用匹配点间的几何不变特性, 对匹配特征去伪求真, 优化匹配结果。测试数据表明: 相对于已有的匹配技术, 在对无变换图像、缩放图像以及旋转图像匹配时, 所提算法拥有更高的匹配准确度, 分别达到了 96.56%、95.38%和 93.52%。
图像匹配 Forstner算子 灰度不变矩 结构信息 方差约束 几何不变特性 image matching Forstner operator gray invariant moment structure information variance constraint geometric invariance 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(2): 216
1 贵州医科大学公共卫生与健康学院/环境污染与疾病监控教育部重点实验室, 贵州 贵阳 550025
2 贵州中烟工业有限责任公司技术中心, 贵州 贵阳 550009
刺梨是蔷薇科蔷薇属多年生落叶灌木, 其果实富含多种生物活性物质, 具有重要的药食用价值。 采用近红外、 紫外-可见、 激发发射三维荧光光谱技术系统性表征刺梨鲜果提取物化学组成, 探讨不同产地的301个批次刺梨果中总酚、 总黄酮、 总三萜类物质的含量与自由基清除能力、 铁离子还原能力等抗氧化活性的分布特征。 结果显示刺梨果中具有高含量的酚类、 黄酮类、 三萜类物质, 分别为9.23~37.45, 8.80~27.96和6.91~22.62 mg·g-1 FW(新鲜刺梨果的重量)。 刺梨果具有较好的自由基清除活性和还原能力, 对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)清除率为14.39%~83.19%、 2,2'-联氮基-双-(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)清除率18.50%~68.45%、 对铁离子还原能力(FRAP)0.08~0.44 mmol·L-1 TE·g-1 FW。 这些物质含量与活性指标数据均服从正态分布, 表明实验用的多批次刺梨样本具有多样性、 代表性、 随机性, 并且不同产地的样本提取物的活性成分含量及抗氧化活性没有显著的统计学差异性。 提取物样本的紫外-可见、 近红外、 荧光光谱都具有明显的谱带特征, 其光谱数据的主判别变量模型可有效鉴别八个不同产地的刺梨样本。 研究表明多光谱技术能够表征提取物的物质组成, 可对刺梨鲜果进行快速检测、 品质差异判别与产地溯源, 为刺梨质量评价、 选种和资源开发提供参考。 植物提取物的总酚、 总黄酮等活性成分含量、 抗氧化活性等指标不能准确反映样本的活性物质组成特征性, 不能用于样本产地溯源分析。
刺梨 抗氧化活性 近红外光谱 激发发射荧光光谱 主判别变量法 Rosa roxburghii Tratt. Antioxidant activities Near-infrared (NIR) spectroscopy Excitation-emission fluorescence spectroscopy Principal discriminant variate (PDV) method 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3403
长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
针对传统硬性工业内窥镜在炉窑内部监测视野小、分辨能力低和工作距离短的问题，设计一种大靶面、长工作距的高清工业内窥镜。采用一体化设计思路，设计内容包含广角像方远心物镜系统和对称式消像差棒镜中继系统。所设计的高清工业内窥镜的光学数为6、视场角为103°、光学长度为1040 mm、光学外径不大于26 mm、靶面对角线长度为16 mm、系统像方远心度不大于1.8°，且调制传递函数不小于0.2@160 lp/mm。实验结果显示，所设计的工业内窥镜在40 cm至无穷远范围内可清晰成像，并且在5 m远处可分辨10 mm的线对宽度，角分辨率为8.73 C/（°）。该内窥镜的设计优势：系统的接收器靶面尺寸大，物方分辨率高；对称式消像差棒镜中继系统的延展性好，光通量高；物像以远心的形式衔接，光线传播平滑，像面照度均匀。
光学设计 工业内窥镜 中继系统 F数 光学学报
2022, 42(22): 2222001
1 西南石油大学新能源与材料学院，四川 成都 610500
2 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室，辽宁 鞍山 114009
3 北京大学工学院，北京 100871
4 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司，四川 成都 610303
激光增材制造技术广泛应用于石油化工、航空航天及海洋装备的制造及修复领域。然而，激光增材制造合金材料制备内部由于急热急冷造成的残余应力在苛刻腐蚀环境中服役时，易引起材料的重大应力腐蚀开裂风险。本文首先综述了激光增材制造合金材料中残余应力的产生机理。其次，总结了材料中残余应力的主要测定方法和消除方法。此外，概述了激光增材制造合金材料应力腐蚀开裂的试验方法以及主要机理。最后，基于激光增材制造合金材料残余应力和应力腐蚀开裂的研究现状，总结了该领域目前尚待解决的关键问题及未来的主要发展趋势。
激光技术 激光增材制造 残余应力 应力测定 应力腐蚀开裂 腐蚀机理 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1300002
