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本期导读
《中国测试》创刊于1975年,由中国测试技术研究院主管,于国内外公开发行,(国际标准刊号:ISSN1674-5124,国内统一刊号:CN 51-1714/TB),由中国工程院高洁院士担任总编,杨杰斌研究员担任主编,谭久彬等12位院士及全国重点高校、科研机构100+专家担任高级顾问及编委。《中国测试》致力于追踪新成果、交流新技术、传播新方法,旨在推动测试技术创新融合发展,加快构建国家先进测量体系,在全方位展示测试技术学术特色和水平基础上,打造一流专业期刊和知识共享平台,期刊栏目设置主要涵盖:前沿综述、测试方法、仪器设备、技术应用,学科专业覆盖全、学术交流范围广,是测试方法和技术成果展示和传播的桥梁。
传感器退化下数据驱动的设备剩余寿命预测:现状与挑战
张婧;司小胜;张正新;剩余寿命(remaining useful life, RUL)预测技术旨在建立设备性能退化过程的演变模型,预测设备剩余工作时间,在保障设备安全可靠运行、降低运维成本方面发挥着重要作用。近年来,基于传感器测量数据的设备剩余寿命预测研究得到了广泛的关注。与此同时,传感器在测量数据过程中随工作时间、环境等因素影响不可避免地出现性能的退化,传感器自身性能退化将导致测量误差增大,影响剩余寿命预测准确性。在此背景下,该文在系统回顾传感器测量数据驱动的设备剩余寿命预测研究现状的基础上,聚焦于传感器退化这一核心挑战,重点介绍了传感器性能退化对RUL预测影响、传感器退化建模方法以及传感器退化下RUL预测的研究进展。最后,探讨了基于传感器测量数据的设备剩余寿命预测领域存在的挑战与未来可能的研究方向。
光纤传感技术包裹碎石桩力学特性研究
高俊丽;周旭;姬春雨;湛雪阳;复合地基中的包裹材料能够为碎石桩提供有效侧向约束,从而显著限制桩体侧向变形并提高其承载能力。为研究包裹碎石桩的承载变形特性,该研究采用光纤传感技术开展复合地基模型试验,分析不同桩径和埋深条件下的桩体响应特性。试验结果表明,包裹碎石桩可显著提升地基极限承载力。增加包裹碎石桩埋深可降低15%~20%的沉降量,对最大承载力影响不大。当桩径增大时,复合地基极限承载力提升25%~30%,最终沉降量减少18%~22%。复合地基受压时,桩顶处测得的轴力最大,桩鼓胀变形主要发生在桩深为1~3倍桩径的区域内,最大径向应变为0.8%~1.2%。该研究证实光纤传感技术可实现高精度桩体变形实时监测,为岩土工程测试提供新方法。
基于GPS数据的电动汽车多类型充电设备优化配置方法
蔡欣怡;郑迪;郭倩;蔡慧;李灵至;邵海明;随着电动汽车(electric vehicle,EV)市场的迅速发展,EV充电基础设施的优化配置已逐渐成为制约行业持续健康发展的关键因素之一。现有研究主要聚焦于建站成本、充电站覆盖范围和车流量,未能充分考虑用户充电便捷性和需求多样性。为此,该文结合车辆轨迹数据和用户充电行为提出一种充电站选址及设备优化配置方案。首先,对车辆轨迹数据进行预处理和K-means聚类,分析EV用户的出行规律和充电需求,利用ArcGIS识别充电高峰区域,为设施布局提供地理支持。其次,通过构建充电桩选址定容的数学优化模型,提出充电站优化选址和定容方案。最终,通过对北京市朝阳区出租车GPS轨迹数据的仿真分析表明,当候选充电站数量为18个时,综合成本最低,为874.37万元。在保障覆盖率达到93.32%的前提下,该方案有效平衡建设投资与服务覆盖损失之间的矛盾。最优定容结果表明,通过合理配置慢速、快速和超级快速充电桩,实现三种类型充电设备的高效组合。在满足用户多样化需求的同时,社会经济总成本为133.843万元,整体建设与运营成本得以有效控制。
一种基于频率提取的单周期锁相功率测算方法
张志颖;都正周;李龙龙;刘坚;赵伟;李世松;为提高有功功率和无功功率测算的实时性和准确度,该文提出一种基于频率提取的单周期锁相功率测算方法。该方法利用数字电能表提供的电压基波频率实时提取值,动态构建频域正交空间;继而采用锁相拟合技术,在单基波周期(20 ms)内同步分离出电压、电流信号中的直流、基波和最高51次谐波分量,据此实现采集时段内对有功和无功功率的直接求解。仿真实验表明,该功率测算方法流程简便,在单基波周期采集点数为128、谐波含量丰富且谐波次数高达51次条件下,测算速度仍可满足实时处理需求;而且动态响应和抗噪能力强,在40 dB噪声下,仍可在单基波周期内足够准确地测算有功功率和无功功率。
圆管内气体湍流流动特征研究
赵鹏;施力予;水平管道流动广泛应用于石油天然气输送、能源与动力工程以及热工等领域。圆管内的传热与传质问题是一个常见的研究对象。尽管针对圆管湍流已经开展了大量研究,但针对湍流工况的预测模型构建仍然是一个重要的研究方向。以往研究主要集中于湍流的微观机理,而对工程简化建模所需的对称性问题关注较少。该文在对数值模型进行实验验证的基础上,采用基于雷诺平均纳维–斯托克斯(RANS)的数值模拟方法,对湍流特性进行研究。对这些特性的评估有助于构建预测模型。研究结果表明,圆管内湍流在湍流强度和湍动能方面表现出较强的对称性。这一认识不仅有助于理论模型的发展,而且对优化圆管内的传热与传质过程研究具有参考价值。
基于交互-反馈增量学习的红外热成像检测研究
徐江;宁莉;刘国豪;高斌;李国翔;红外无损检测(NDT)技术在复合材料中检测出表面和内部缺陷后,需对其进行分割以量化尺寸。传统的分割算法在灵活性、泛化性等方面存在很大局限,红外NDT分割任务仍面临诸多挑战。该文提出一种交互-反馈增量的双阶段分割网络,交互部分负责数据标注与修正,反馈增量部分用于学习新类别的缺陷,实现自动分割。实验表明,该双阶段网络在多种缺陷类型中表现良好。通过全局自注意力网络和简化的特征金字塔,结合人工交互点击,实现半自动分割。同时,基于支持样本和查询样本的原型更新模块的原型学习,使得原型分类器能够学习更具代表性的特征。此外,该文对比近年来的先进算法,验证模型的优越性。
二叔丁基二环己基-18-冠-6@聚丙烯酸树脂的合成及其对Pb(Ⅱ)的吸附研究
颜玉芳;付成云;王婧;李兵倩;戴学志;朱杉;晏敏皓;212Pb(t1/2=10.6 h)是一种能释放α粒子杀伤肿瘤细胞中DNA的核素,可广泛应用于多种恶性肿瘤的靶向治疗。因此,找到适合于高放射性环境中212Pb的分离材料极为重要。基于冠醚和聚丙烯酸树脂在分离领域的诸多优势,该文以二叔丁基二环己基-18-冠-6(DtBuCH18C6)和聚丙烯酸树脂(PAA)为原料通过物理负载法合成二叔丁基二环己基-18-冠-6@聚丙烯酸(DtBuCH18C6@PAA)。通过傅里叶变换红外光谱仪,扫描电镜、比表面积分析、X射线光电子能谱和粒径分析等多种分析测试手段对吸附前后结构进行表征。批量吸附实验表明DtBuCH18C6@PAA对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量为53.04 mg/g,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,属于放热反应。在多种离子共存体系中,DtBuCH18C6@PAA对Pb(Ⅱ)有较高的选择性。在γ辐照和高温环境下,DtBuCH18C6@PAA吸附剂仍对Pb(Ⅱ)有较好的吸附效果,该吸附剂可为酸性和辐射环境中212Pb的分离提供一定的参考。