- 秦磊;张迪;刘炳杰;陈华民;李青;
为对滑坡前期的土体位移进行实时连续监测，减小山体滑坡带来的危害，文中设计一种以单片机为核心，以MEMS加速度计为采集终端的滑坡前兆位移监测装置。首先采用单片机对采集终端采集的加速度数据进行预处理；然后使用时域积分算法将加速度信号转换成位移，通过LoRa无线模块将加速度数据和位移结果传输到PC端，实现实时连续在线监测；最后采用卡尔曼滤波算法（OE-KF）对加速度信号进行预处理，还原出更加真实的滑坡前期的土体运动状态，再使用太阳能供电系统来实现能量供给，维持传感器在野外长期稳定的工作。根据滑坡前的土体运动状态设计模拟实验，实验结果表明，所设计装置能够对地表滑坡前期的土体位移进行较为精确的测量，最大相对误差为2.25%，可为滑坡灾害预警预报系统提供科学有效的依据。
2023年18期 v.46;No.641 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1799K] [下载次数：278 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张严;段沛沛;车祎瑜;
红外小目标由于成像距离远，在其图像中仅为很少的几个像素点，因此无法有效获取目标的形状、纹理等特征，进而难以将其从复杂背景中提取出来。文中在分析红外小目标图像特点的基础上，将已在自然语言处理领域取得成功的Transformer模型引入到红外小目标检测领域，提出一个基于Transformer模型的红外小目标图像分割网络U-former。该网络采用U形的编码器-解码器结构，通过对图像像素点的线性叠加和切分，保留小目标细节特征；同时在编码器的不同层次中使用Transformer模型对图像全局特征进行分析，通过对背景信息的提取和抑制，实现小目标的分割提取。实验结果表明：U-former网络能够在复杂背景中分割提取出红外小目标，且相比已有的其他方法，所提方法可以获得更高的F-Measure值，在低虚警率下获得较高的目标检测率。
2023年18期 v.46;No.641 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1610K] [下载次数：283 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 付明睿;张金保;刘琦;关彬;刘一武;
为了提高小卫星的供电效率，越来越多的微小卫星的电源使用集中二次供电方式。为防止单机产品电源短路后出现大电流，影响同一母线上其他单机，使用限流电阻替代熔断器已成为集中供电模式下单机供电安全的发展方向。文中将理论与试验相结合，在真空环境条件下，通过开展RMK片式膜电阻的过电应力试验，研究该类型小阻值电阻通过的电流超出额定值时的阻抗特性。结果表明，当片式膜电阻的过电流值为额定电流的6倍以上时，该大电流在1 s内可以使电阻从几欧姆的阻值急剧上升至几千欧姆，从而达到保护卫星供配电系统的目的。另外，降低产品短路大电流的过流时间，可以防止电路板严重烧毁，避免引起其他类型的二次故障。
2023年18期 v.46;No.641 15-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1403K] [下载次数：26 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 谢海情;丁花;谢进;陈振华;崔凯月;
为降低LED结温，采用有限元方法对石墨烯/氧化石墨烯改性的环氧树脂封装LED散热特性进行数值仿真与分析研究，并通过优化LED封装结构进一步提高GR/EP封装LED的散热性能。结果表明，石墨烯/氧化石墨烯改性的环氧树脂封装LED均可以降低结温，且等量的石墨烯改性环氧树脂封装LED的散热效果优于氧化石墨烯的。通过对封装材料的半径和高度等结构参数进行优化设计，进一步提高GR/EP封装LED的散热性能。结果表明：在封装材料体积变化时，增大封装材料的半径和高度可有效降低LED结温，当封装材料半径为1.17 mm、高度为0.78 mm时，LED降温效果可达优化前的1.35倍；在LED封装材料体积不变的情况下，当封装材料半径为0.85 mm、高度为0.97 mm时，LED降温效果可达优化前的1.09倍。
2023年18期 v.46;No.641 19-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1640K] [下载次数：343 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 林健;詹道桦;
针对PCB内部缺陷检测速度慢、精度低的问题，提出一种基于X射线图像的PCB缺陷检测系统。该系统算法对YOLOv7进行改进，在Neck区域设计一种高效的特征提取模块，优化Neck区域网络结构，降低模型复杂度。在多尺度特征融合模块引入ACmix注意力机制，增加不同尺度目标特征的权重。将SIoU作为边框损失函数，提高网络的定位能力。实验结果表明：所提系统算法在测试集上的平均准确度均值（mAP）达到了92.8%，比YOLOv7算法提高4.6%；检测速度提升25%，模型计算量降低29%，面对复杂场景具有较强的鲁棒性，能够满足实际工业检测的需求。
2023年18期 v.46;No.641 25-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 2135K] [下载次数：263 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：3 ] - 尹经禅;
文中提出一种电子对抗中的干扰分配算法。首先计算敌方雷达威胁等级系数，根据威胁等级系数排序，考虑干扰效果系数大小分配干扰资源，给出分配规则；再给出一个干扰分配的案例，阐释在具体案例中如何按算法进行干扰资源分配。文中对作战中的干扰分配问题进行探讨研究，后续可考虑更多的实际情况进行进一步优化，最大程度发挥干扰资源作战效能，最终有效干扰敌方雷达探测网。
2023年18期 v.46;No.641 33-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K] [下载次数：329 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 王媛;金磊;曾富华;
现代测控通信系统为航天器传输的测控信号模式多样、特性复杂。针对传统数字滤波器无法满足滤波特性多变的问题，设计一种基于FPGA的多功能FIR数字滤波器。根据任务需求选择满足性能指标的窗函数、频率响应特性、滤波带宽等控制命令，调用ROM表中对应的滤波参数，满足多功能滤波需求，采用对称型滤波结构节省FPGA硬件资源，利用乒乓缓存的操作满足信号滤波实时性，通过Verilog HDL语言实现多功能FIR数字滤波器。ModelSim设计仿真和实际FPGA工程试验结果表明，多功能FIR数字滤波器参数可选多变，能适应不同滤波需求信号的多种场景，灵活性强、实时性好、稳定性好、实用性高。
2023年18期 v.46;No.641 38-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1526K] [下载次数：1933 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：1 ] - 薛瑞华;王代华;李彤华;宋斌;刘彬;杨晓辉;
为了在毁伤测试试验中快速得到冲击波特征参数，为后续试验提供数据支撑，文中提出一种基于存储测试的冲击波特征参数快速评估技术。快速评估需满足两个条件：硬件数据处理与远程系统监测。硬件数据处理通过FPGA算法实现，监测ADC采样数据，实时快速地分析数据特征，满足冲击波特征后及时提取特征参数。远程系统监测使用WiFi通信技术，通过架设网桥与AP实现远距离通信。将所提出的冲击波特征参数快速评估技术应用于冲击波存储测试系统，现场试验结果表明，该技术能够实现对冲击波特征参数的远程快速评估，并提高毁伤试验的测试效率，可为冲击波存储测试系统的推广应用提供新的思路。
2023年18期 v.46;No.641 43-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K] [下载次数：115 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 张莉;陈致宇;
针对碳化硅（SiC）绝缘栅双极晶体管（IGBT）空穴抽取慢，导致关断损耗高的问题，文中提出一种发射极肖特基接触的18 kV 4H-SiC IGBT(ESC-IGBT)新结构。该结构在JFET区上方引入肖特基结，并将其与发射极短接，提供额外的空穴抽取路径，降低关断损耗。当ESC-IGBT处于关断阶段时，随着耗尽层在漂移区中扩展，额外的空穴抽取路径开始工作，可以有效解决单一路径空穴抽取慢的问题，进而降低关断损耗。Sentaurus TCAD分析结果表明：ESC-IGBT击穿电压为20.9 kV时，所提出的ESC-IGBT的栅氧化层电场相比传统平面型有效降低46%，栅氧可靠性有所提高；在正向导通特性无明显退化的前提下，ESC-IGBT栅集电荷比传统平面型SiC IGBT结构降低37%，关断损耗和工业优值（IFOM=Vce·Eoff）降低34%。另外，ESC-IGBT易实现的工艺与主流SiC IGBT工艺兼容，适用于高频高可靠性电力电子系统。
2023年18期 v.46;No.641 47-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1849K] [下载次数：280 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 孙培强;同立民;李卿;王娜;李毅;
数字仪表内部电路和结构比较复杂，在测量中会产生系统误差和随机误差，此外，测量方法、操作人员也会使仪表产生误差。仪表自身因素产生的误差来源有分压系数误差、输入放大器引起的误差、数/模转化误差、环境影响引起的误差、噪声和抗干扰能力引起的误差以及非线性误差等。文中重点研究非线性误差的改进措施，给出同相补偿法、反相补偿法、衰减同相补偿法三种电路补偿法来改进非线性误差。此外，创新性地提出一种数据修正法的理论模型，并给出数据修正法的适用范围。最后得出结论：高精度要求的数字仪表，应该使用电路补偿和数据修正相结合的方法，以更有效地消除非线性误差。
2023年18期 v.46;No.641 53-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1375K] [下载次数：86 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 高会壮;王长鑫;陈波;张虹;徐志阳;
主要从元器件老炼试验入手，依据寿命分布和反应速率理论，分析元器件老炼试验的原理和目的，并重点基于目前相关标准及研究成果，分析老炼试验条件的设置要素。结合目前国内外元器件整体质量水平及激活能的现状，分析各自标准条件下老炼试验时间的优化途径及参考结果。从理论依据和实际操作方法出发，对典型国内外集成电路老炼试验条件进行分析。以元器件稳态寿命试验结果为特征寿命值参考，论证确定老炼试验条件的方法。分析得出：在125℃条件下，激活能为0.6 eV的器件老炼时间可控制在96 h之内；激活能取0.55 eV，则老炼时间在149 h之内。另外，对目前国内相关标准规范进行研究，针对现行试验条件提出优化方法。
2023年18期 v.46;No.641 57-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1276K] [下载次数：173 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ]
- 张大兴;黄泽荣;尹星光;李贤靓;蔡冰子;刘嘉琳;
电力电缆早期故障具有持续时间短、峰值电压低等特点，现有的技术方案较难被检测，且随着时间推移会演变成永久性故障。为此，文中提出一种基于电弧模型及相似性算法的电缆早期故障检测方法。首先采集电缆送端电压信号，并基于互相关相似性函数进行异常变化识别；其次，对正弦波形进行拟合并计算其R2值，根据该值超过阈值的次数做出故障是否存在的判定。所提方法能够实现电缆早期故障与其他类似非故障事件的有效区分。仿真结果表明，该方法对早期故障检测的准确度达到99%，具有较好的识别准确率和先进性。
2023年18期 v.46;No.641 97-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1598K] [下载次数：372 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 明旺;粟时平;苏乾坤;倪亮;李志轩;
针对储能设备的充放电应用场景，文中提出一种新型双向直流变换器结构。该变换器具有正向高电压增益、宽输入范围、可实现软开关的特点。通过两个交错并联的电感交替充放电，可以减小输入电流纹波；高压侧的2个分压电容不仅能够将电压增益提高1倍，还能在全状态下都实现自动均压。通过增加谐振单元帮助实现开关管的软开关的同时，谐振单元中的开关管也能够实现零电流关断。文中对拓扑的演绎和改进方法进行阐述，对拓扑结构的工作原理、软开关实现方式进行分析；并与其他的相似拓扑结构进行性能比较。最后通过搭建仿真模型验证设计的变换器结构的有效性和可行性。仿真结果表明：所提变换器具有比传统Boost-Buck电路更高的正向电压增益，能够实现能量双向流动；且无论正向升压模式还是反向降压模式，都能够实现主要开关的软开关，以达到减小拓扑结构自身损耗的目的。
2023年18期 v.46;No.641 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 2016K] [下载次数：447 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 张卢珍;田易之;
配电网分区间联络线的柔性化改造，使得潮流可以在不同分区间通过柔直线路快速转移。为直观展现配电系统在满足安全运行约束条件下的最大安全运行范围，文中提出一种基于JAYA算法的交直流柔性配电网稳态安全域求解方法。考虑VSC-HVDC稳态模型、交流系统潮流模型及其约束条件，以负荷供应值为目标函数，建立交直流柔性配电网稳态安全域模型。在Matlab仿真软件改进IEEE33节点系统中，采用JAYA算法对交直流柔性配电网安全边界点进行求解。另外，还针对VSC不同容量以及VSC-HVDC控制模式组合对稳态安全域的影响进行分析。仿真结果表明，相比于PSO和GA算法，JAYA算法收敛速度快、精度高。
2023年18期 v.46;No.641 113-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1542K] [下载次数：134 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 张宪阳;申屠南瑛;李青;裘凯军;
为了解决地下位移三维监测系统供电成本高的问题，文中从系统级和体系结构级等角度对地下位移三维测量系统进行低功耗设计，延长该系统的工作时间。为最大程度地降低该系统的功耗，分别从器件的选择、电路的硬件改进和多电源域等方面采取硬件低功耗措施。通过动态电源管理的方式对各模块进行分时分区供电的软件低功耗优化设计，实现该检测系统的低功耗设计，减少电池电量的消耗。实验结果表明，所设计系统的每个传感单元休眠时电流均降低至80μA，工作一个周期消耗的电量仅为0.005 12 mA·h，相对于原系统减少20.95%，在无外部充电的情况下可连续工作约113天，满足在极端条件下长时间工作的需求。
2023年18期 v.46;No.641 119-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1586K] [下载次数：75 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张鹏昊;
含分布式能源的直流-交流混合电网中，直流电网的数字故障录波器通常难以监测交流部分的故障，造成故障难以被识别及定位。为此，文中提出一种用于分布式能源的交直流混合复杂输电网的故障定位方法，无需放置虚拟总线即可准确快速地识别故障线路段。其次，研究一种新型的最佳数字故障录波器布局工艺，在安装最小数量的数字故障录波器的情况下，实现最短传播时间下监控故障；同时利用K-means聚类方法选取的故障录波器子集准确定位故障位置。最后，采用仿真软件对改进的IEEE 39总线传输系统与CIGRE B4直流电网测试系统合并形成的交直流复杂输电网进行测试。结果表明，所提方法具有较高的故障识别准确率。
2023年18期 v.46;No.641 125-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1750K] [下载次数：92 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 张刘怀;希望·阿不都瓦依提;晁勤;艾科拜尔·艾合麦提;孟令鹏;
大容量光伏电站经MMC-HVDC送出可解决新能源消纳问题，但大容量光伏电站经MMC-HVDC并网的谐振问题仍待解决。考虑到大容量逆变器具有低开关频率的特点，故进行LCL滤波器设计，建立光伏电站和换流站的频域小信号阻抗模型；再基于阻抗分析法，分析大容量光伏电站经MMC-HVDC并网的谐振机理及潜在的谐振点，发现大容量光伏电站经MMC-HVDC并网时存在谐振风险。针对互联系统谐振问题，采用无源阻尼重塑互联系统阻抗的方案，并明确无源阻尼、相位裕度和系统损耗的对应关系。所提方案能够显著抑制互联系统的谐振现象，为大容量光伏电站经MMC-HVDC并网的稳定性问题提供一种符合实际工程的解决方法。最后基于Matlab/Simulink建立仿真模型，仿真结果验证了文中理论分析的正确性和所提措施的有效性。
2023年18期 v.46;No.641 133-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1774K] [下载次数：252 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ]
- 吴春晓;孙坚;徐红伟;
针对大型工件检测过程中人工基准面的定位检测精度低、速度慢、重复性差等问题，提出一种基于机器视觉的工件基准面检测方法。以大型工件基准面的3D模型为对象，利用3D深度相机采集基准面的点云数据；通过点云直通滤波器分离背景和工件基准面点云，采用50倍均匀下采样法精简点云，降低点云数；采用统计滤波技术剔除异常点和噪声干扰。使用改进的RANSAC算法先对点云数据进行粗拟合，提取内点，再通过最小二乘法对内点点云集合进行二次精确拟合。实验结果表明，存在干扰和排除干扰的情况下，所提方法都能保持较高的精度，拟合平面和基准面夹角小于0.3°，且具有一定的鲁棒性。该方法能够应用于在线工件检测，为机械臂提供姿态调整的参数，具有一定的应用价值。
2023年18期 v.46;No.641 140-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K] [下载次数：191 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 吕善行;景坤;
为加强“天元”平台各类设备维修信息填报实效性监督，掌握常规气象观测站故障分布及发生规律，设计一种维修单监控和可视化系统。系统后端借助Python强大的数据获取处理技术，实现“天元”平台常规气象观测站维修单接口数据的自动采集、清洗、整理及分析工作；前端运用HTML、CSS、JavaScript，并结合PyEcharts数据可视化组件，实现数据的可视化及展示。系统监控功能实现故障站点维修单是否填报及维修时效监控，能够进一步提高气象装备保障自动化能力；可视化功能实现维修数据的统计分析和可视化展示，为省级业务员制定科学的维修、选型和采购方案提供决策辅助。
2023年18期 v.46;No.641 147-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 1680K] [下载次数：422 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 杨迪;
跨域通信网络内部存在较多的传输链路，频率相同的通信载波之间在多级传输延时的过程中易生成干扰信号，导致延时补偿误差增大。针对该情况，文中提出一种跨域通信网络中多级传输延时补偿方法。根据不同域下的用户信息构建跨域认证机制，并进一步检测通信密钥状态，及时补偿缺失的数据信息，实现有效的通信信息检测。通过均衡跨域通信网络簇中的信息负载提升内部网络之间的传输交流性能，避免数据之间的模糊关系；调节通信信号衰弱因子参数，获取合理有效的补偿参数，并建立跨域信息与通信网络节点之间的关系，由此完成多级传输延时补偿操作。实验结果表明，文中方法在进行延时补偿时所需的补偿差值较小，产生的间距误差在5%以内，能够有效实现跨域通信网络中多级传输延时补偿的处理。
2023年18期 v.46;No.641 152-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 1648K] [下载次数：79 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 胡锦召;陈华才;季慧华;边磊;
针对灰茶尺蠖田间监测存在的统计害虫数量不完全、监测难度大等问题，文中将红外传感器技术、计算机技术和高压电源电击技术相结合，研制一种灰茶尺蠖智能监测系统，研究灰茶尺蠖成虫在茶园的发生动态，实现对灰茶尺蠖成虫田间种群动态的实时监测。提出一种基于红外计数的灰茶尺蠖智能监测装置及平台设计方案，完成单片机主控模块、电源电路模块、高压网电源控制模块、红外传感器监测模块等的设计。田间测试结果表明：高压电源电流阈值设置为80 mA，能防止雨滴、树叶等外在因素造成的计数误差；虫情监测装置对灰茶尺蠖的监测准确率为98.2%，可实时监测田间灰茶尺蠖的种群密度变化趋势。用户通过所设计装置可实时掌握茶园灰茶尺蠖种群数量的动态变化，合理制定综合防治方案，实现茶叶的优质高产。
2023年18期 v.46;No.641 157-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K] [下载次数：358 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 李可心;张斌;蒙彦宇;王淋;
针对传统教学数据处理及分析受多种复杂因素干扰，存在主观性强、数据处理效率低、评估结果不准确等问题，提出一种基于自组织特征映射（SOM）神经网络构建工程经济学教学质量评价模型的方法。首先，基于课程属性及特点设计可用于工程经济学教学质量评价的评价指标及其评价内容；然后，重点介绍基于SOM神经网络构建工程经济学教学质量评价模型全过程，包括量化评价指标并将其作为标准样本输入网络模型，调整模型各项参数使其性能达到最优，基于获胜神经元及其他神经元拓扑结构进行质量评价分析。最后，基于建设工程经济学课堂采集的教学评价数据，利用提取的12个教学质量评价指标，从理论及实践双维度分析教学数据，验证所提模型的有效性。结果表明，基于SOM神经网络构建的工程经济学教学评价模型可有效地对教学质量做出客观准确的评价结果。该方法可为实现工程经济学高效、准确的教学评估和推动智能化教学评价体系的构建提供参考。
2023年18期 v.46;No.641 162-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 1417K] [下载次数：317 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 易琛;叶涛;杨建;
为解决传统伤口治疗系统硬质电池的痛点，同时提供更加精准且便携的红外治疗服务，文中设计一种全集成且无源无线的近红外创伤治疗系统。该系统将近场通信（NFC）和柔性电子技术相结合，可以使用柔性化电路和智能手机实现无线能量采集、数据传输、现场信号处理及红外光释放控制。手机靠近系统时，传感器实时采集伤口和正常皮肤的温度差数据，以此判定伤口状态并发送至手机，同时控制红外二极管发送近红外光对伤口进行治疗。生物实验结果表明，所设计系统能够加速伤口愈合，在伤口治疗方面是有效的。文中系统利用近场通信和红外治疗的优势，实现传感和治疗的无电池集成设计，可为开发集监测、诊断和治疗于一体的闭环红外医学系统提供一个可行的解决方案。
2023年18期 v.46;No.641 167-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1512K] [下载次数：60 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ]