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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。
可穿戴葡萄糖电化学传感器研究进展综述
汪颖;高丽茵;孙莹莹;随着糖尿病人群的不断增加,对葡萄糖传感设备的需求也呈增长趋势。自20世纪60年代首个酶促葡萄糖生物传感器问世以来,用于糖尿病管理的葡萄糖生物传感器领域已取得了巨大的科技进步。其中,电化学生物传感器及可穿戴设备,在实时跟踪葡萄糖水平方面具有相当大的潜力。该文综述了用于体表葡萄糖监测的可穿戴电化学传感器的现状和前景,首先阐述了糖尿病管理的重要性,以及传感器有效监测糖尿病的原理;其次讨论了葡萄糖电化学传感机制以及针对不同生物液体的可穿戴葡萄糖生物传感器发展演变;最后关注可穿戴葡萄糖生物传感器商业化,并讨论了个性化糖尿病管理的关键前景。
基于OOB-DBO-GRU的风电机组齿轮箱故障预警
付景;林永君;刘帅;刘长良;张照彦;为实现风电机组齿轮箱故障早期预警,提出一种基于优化门控循环网络超参数的预警模型。首先,利用随机森林袋外误差估计算法,从风电机组数据采集与监控(SCADA)数据中筛选出与齿轮箱油池温度有重要关联的特征变量;其次,充分挖掘SCADA数据的时空关联特性,基于门控循环网络建立预警模型,同时,为提高模型预测性能,通过蜣螂算法优化门控循环网络的超参数;最后,构造健康指数指标,并建立其与机组运行状态等级间的映射关系,实现机组齿轮箱运行健康度监测及故障预警。以某1.5 MW风电机组运行数据为算例进行验证,结果表明,所提方法能提前2天发出齿轮箱油温异常预警,效果优于GRU模型、LSTM模型等对比模型,能够更加准确有效地实现风电机组齿轮箱故障预警。
锂离子电池热参数快速测量方法研究
魏仁川;许金鑫;丁炯;熵热系数和内阻是锂离子电池热管理系统优化设计的关键热参数,通常使用开路电压法和混合脉冲功率特性、电化学阻抗谱进行测量。针对传统测试方法耗时长及测量点离散的问题,提出一种基于等温量热的瞬态热参数快速测量方法。以自主研制的等温量热仪为平台,进行不同电流倍率下电池充放电实验;利用热迟滞修正算法,并基于Bernardi产热方程,获得两种热参数;采用传统测试方法,验证数据的准确性和有效性。结果表明,相较于传统测试方法,该方法测量数据连续且精度较高,绝对误差分别小于0.066 8 mV·K–1和0.469 6 mΩ,同时测量时间缩短97%,显著提升测试效率,可为电池热特性参数的研究提供测试手段,对电池热管理系统的高效设计具有指导意义。
页岩陶粒混凝土细观参数及损伤演化研究
汪洪菊;段君峰;武文龙;吴晓刚;轻骨料的弹性参数和强度不易获得,造成轻质混凝土的细观数值仿真难以真实反映材料性能。为此,文章以页岩陶粒混凝土为研究对象,分析界面过渡区的体积分数,提出页岩陶粒细观相参数的反演方法,并进行页岩陶粒混凝土受载细观数值仿真。结果表明,界面过渡区的体积分数相对较小,可忽略对页岩陶粒混凝土弹性模量的贡献;页岩陶粒是薄弱相,细观弹性模量和强度分别为约为12.1 MPa和21.2 MPa;页岩陶粒混凝土的损伤演化过程可分为4个阶段,裂纹的产生和扩展始于页岩陶粒,并向砂浆基体扩展,最终使页岩陶粒混凝土呈现出斜剪破坏形态。研究结果可为轻骨料混凝土的工程应用及安全评价提供理论基础和研究方法。
基于磁源定位的金属结构层间间隙监测方法
李欣蕊;伍剑波;孙鹏飞;潘树华;罗阳;何东明;杜文波;多层金属结构广泛应用于航空航天、核工业等重要领域,金属层间间隙变化会影响设备的服役性能。为实现多层金属间隙的原位高精度测量,文章提出一种基于磁源定位的金属结构层间间隙监测方法。将永磁体固定于内层金属中,利用其产生的三维空间磁场分布作为定位源,将高灵敏度三轴传感器布置于外层金属,通过测点处的三维磁场来实现传感器定位,进一步获得金属层间间隙。利用等效电流模型推导的圆柱形永磁体磁场分布解析式确定最佳的永磁体参数,并选取HMC1043三轴磁阻传感器,搭建实验平台进行测试。实验结果表明,该检测系统测量范围:1.0 mm,分辨率:0.01 mm,相对误差不超过0.028%,该方法可以满足多层金属结构层间间隙监测要求。
基于复频谱共轭插值的电网信号参数估计方法
胡涛;马建;解进军;宋健;温和;随着分布式电源和强随机性负荷大规模接入电网,电网信号测量面临强噪声和信号快速波动的挑战。离散傅里叶变换(DFT)是信号测量的最常用算法,但在短观测窗时,其频谱泄漏和栅栏效应会严重制约测量性能。本文提出一种基于复频谱共轭插值和矩形窗的DFT参数估计方法。该方法将基波的负频谱成份纳入推导过程,利用复数共轭特性消除频谱泄漏和栅栏效应,实现电网参数的快速精确测量。测试结果表明,在强噪声(SNR=0~20 dB)和短观测窗口(小于3.5周波)条件下,该算法的频率、幅值和相位估计性能优于现有DFT类算法。
SiO_2纳米流体射流冲击泡沫金属的传热分析
刘燚;张忠立;金愿;胡馨丹;邹冰妍;刘贝贝;采用SiO_2纳米流体射流冲击线性变化孔隙率的泡沫金属来强化传热,以获得更好的冷却效果。文章主要通过数值模拟的方法,利用Brinkman-Forchheimer-extended Darcy模型描述泡沫金属内部的传热。首先,分析恒定孔隙率以及线性变化孔隙率分别受到水和SiO_2纳米流体射流冲击对受热面传热的影响;其次,分析不同孔隙率泡沫金属内部温度场的变化。结果表明:当孔隙率ε从0.6到0.9线性变化的泡沫金属受到雷诺数Re=10 000的射流冲击时,体积分数?=8.5%的纳米流体冲击受热面所获得的局部努塞尔数比纯水高68.1%;并且在相同的雷诺数条件下,局部努塞尔数和湍流强度与SiO_2纳米流体的体积分数成正比,且体积分数越大,流体所获得的动量越高。基于模拟结果得到线性变化孔隙率与SiO_2纳米流体射流冲击的耦合可以获得更好传热效果的结论。该项研究对设备降温提供有价值的参考意义。