1 福州大学先进制造学院,晋江 362200
2 福州大学土木工程学院,福州 350108
3 福建惠丰建筑科技有限公司,龙岩 364400
伴随着我国矿产工业的快速发展,铁尾矿砂的排放量激增,目前对铁尾矿砂主要的处理方式仍以消极堆存、填埋为主,这不仅占据了大量土地资源,还造成了严重的环境污染,因此,铁尾矿砂的大规模消纳迫在眉睫。铁尾矿砂是在特定条件下,将铁矿石通过磨细、浮选或磁选等工艺选取“有用部分”后所排放的废弃物。与天然细集料相比,其颗粒较细,棱角分明且更加坚固,可广泛应用于建筑工程,其中,铁尾矿砂的地域差异、原矿组成、品位、粒度及开采选矿提炼工艺等都会对其理化性质产生较大的影响。铁尾矿砂的活性较低,需采用不同活化方法提高其活性,其中,复合活化是最有效的技术。本文针对国内外铁尾矿砂的建材资源化利用及在其他领域的应用展开了综述,归纳了利用铁尾矿砂制备混凝土对力学性能、耐久性等的影响,讨论了其应用于道路功能材料的关键性能,梳理了铁尾矿砂基砖的应用现状,评估了利用其制备地聚合物的可行性,论述了其在制备介孔分子筛及改良膨胀土方面的优势。
铁尾矿砂 选矿 活化 特细砂 资源化利用 iron tailings sand mineral dressing activation extra fine sand resource utilization
1 武汉科技大学机械自动化学院,湖北 武汉 430081
2 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,湖北 武汉 430081
针对现有精密旋转轴运动精度检测技术无法兼顾高精度、高效率、动态连续、误差完整测量等问题,提出一种基于绝对测量的精密旋转轴六自由度误差同时测量方法。使用多波长相移干涉技术对跟随旋转轴运动的微纳结构特征样件进行瞬时绝对位姿测量。建立精密旋转轴六自由度运动误差模型,确定各自由度误差与标准微纳结构特征空间位姿变换之间的映射关系。通过对微纳结构特征空间位姿进行解析,分离出精密旋转轴六自由度误差,实现精密旋转轴六自由度误差同时、连续、高精度测量。对精密气浮旋转台的测量结果表明,测得的角度定位误差为2.98",倾斜误差为0.91",径向误差为399 nm,轴向误差为37 nm。
精密旋转轴 六自由度误差 同时测量 多波长相移干涉 微纳结构特征样件 激光与光电子学进展
2024, 61(17): 1712007
1 哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
2 北京遥感设备研究所,北京 100854
因瓦合金以其独特的因瓦效应被应用于航天用精密光学镜筒制造中。对因瓦合金镜筒激光选区增材制造工艺及其结构设计进行了探究与优化,结果表明:增加激光扫描间距同时适当降低扫描速度可以有效减少匙孔与未熔合等缺陷,得到了显微组织均匀分布且无明显缺陷的样件,其抗拉强度为482 MPa,屈服强度为388 MPa,最终获得了高质量的镜筒结构件。将镜筒结构拓扑优化为斜拉筋式结构并进行去应力热处理后,其内部残余应力仅为屈服应力的13%,且热膨胀系数仅为1.910-6 K-1。
增材制造 激光选区熔化 因瓦合金 工艺优化 结构设计及后处理 中国激光
2024, 51(10): 1002314
1 福建江夏学院电子信息科学学院, 福建 福州 350108 数字福建智能家居信息采集及处理物联网实验室, 福建 福州 350108
2 福建江夏学院电子信息科学学院, 福建 福州 350108
3 山东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所, 山东 济南 250100
金银花是清热解毒必备良药, 市面上金银花来源复杂, 最著名的山东平邑产金银花在市场上常遭造假。 已有的鉴别方法大多耗时长、 成本高且操作复杂, 亟需一种快速高效的金银花产地溯源方法。 针对应用在金银花鉴别中的近红外光谱(NIRS)数据的一维卷积神经网络(1D-CNN)鉴别模型存在参数量过大、 模型效率过于低下、 计算复杂度高, 同时易产生过拟合问题, 对传统1D-CNN结构作出改进。 使用效率较高的VD(Very Deep)结构替代传统1D-CNN中隐含层结构, 并针对 NIRS 数据适应性改进, 使其可直接应用于一维NIRS数据。 改进分为三步: (1) 将特征层的设计转为2个约束优化设计: 第一约束条件设每个卷积层C值(卷积核与感受野的大小比值)为1/6, 可提高网络模型效率; 第二约束条件取顶层感受野大小为数据向量大小, 实现更深层数据特征提取, 并减小过拟合。 (2) 通过降采样把特征层输出特征向量缩小至较小的尺寸; (3) 使用两个1×5大小的卷积层和一个带有Dropout的池化层将数据大小降采样到只有一个矢量的向量替代分类作用的全连接层, 进而减小参数量。 采集河南、 山东、 河北、 重庆主要产地出产的金银花为样品500份。 测试光谱范围908~1 676 nm, 采用KS法对样品集预处理, 并用shuffle算法完成训练集、 验证集、 测试集划分, 构建基于改进1D-VD-CNN与近红外光谱的金银花产地鉴别模型。 结果表明, 1D-VD-CNN训练集与测试集准确率均达到100%, 损失值收敛为0.001附近。 与传统1D-CNN模型相比, 1D-VD-CNN模型的训练集与测试集准确率分别提升为约0.5%与1.4%, 参数量和FLOPs分别减少近1 M(兆)和20 M(兆)。 与原始光谱数据分析法和PLS-DA法对比分析, 表明1D-VD-CNN模型对金银花近红外光谱分类具有更高的效率和更好的识别性能。
金银花 近红外光谱 超深度 一维卷积神经网络 产地溯源 Honeysuckle Near-infrared spectroscopy Very-deep(VD) One-dimensional conv-olutional neural network(1D-C Origin traceability 光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1471
1 中交绿建(厦门)科技有限公司,厦门 361000
2 福州大学土木工程学院,福州 350116
3 福州大学先进制造学院,晋江 362200
自行研发的纤维定位装置可较为精准地控制钢纤维的空间位置,基于此,研究了钢纤维埋置深度、直径和埋置角度对超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)中钢纤维拔出行为的影响。结果表明:随着钢纤维埋置深度增加,钢纤维最大拔出力、拔出功、最大拔出应力及钢纤维强度利用率均呈不断提高的趋势,而最大平均黏结强度却呈减小的趋势;随着钢纤维直径增加,钢纤维最大拔出力、拔出功和最大平均黏结强度相应增加,而钢纤维强度利用率和最大拔出应力均减小;随着钢纤维埋置角度增大,钢纤维最大拔出力和拔出功呈先上升后下降的趋势,分别在埋置角度为45°和30°时达到最大,而埋置角度为75°时,试件破坏模式表现为钢纤维拉断失效。
超高性能纤维增强混凝土 钢纤维 拉拔 埋置参数 界面性能 ultra-high performance fiber reinforced concrete steel fiber pull-out embedded parameter interface performance
高原 1,2,3张子龙 1,2,3,*田顺 1,2,3赵苏怡 1,2,3赵长明 1,2,3
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
3 信息光子技术工业与信息化部重点实验室, 北京 100081
从理论和实验上研究涡旋光束通过具有费马螺线分布微孔结构的衍射板后拓扑荷数的变化情况,以及光束强度分布的衍射和聚焦特性。利用一个正透镜对衍射光束进行聚焦,观察和研究聚焦光束在焦平面后一定范围内的光强分布变化情况。衍射光束的最内环光强分布在束腰前后约有五个变化阶段。这一变化趋势适用于涡旋光束通过微孔沿不同费马螺线分布的衍射板的情况,无论是螺线旋转方向的改变,还是螺线结构数目的改变。通过衍射光束与球面波的干涉来验证拓扑荷数的变化规律。结果表明,这种衍射可以产生新的拓扑荷数,其变化与入射涡旋光束的相位波前和螺旋微孔阵列的相对旋向有关。
物理光学 涡旋光束 拓扑荷调制 衍射 螺旋微孔阵列
1 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
2 北京理工大学 光电学院,北京 100081
针对高光谱成像特点,提出了一种基于三维特征检测微小摄像头的方案。在空间维利用猫眼效应筛选疑似目标,在光谱维对结果进行精准判定。依据摄像头结构,分析了可见光摄像头的反射光谱特征。基于几何光学和辐射度学,计算和仿真了系统的探测距离。结果表明,正常工作时,光功率影响最小探测距离,目标尺寸影响最大探测距离。搭建了微小摄像头光谱特征验证系统。结果表明,采用吸收型红外截止滤光片的目标的非反射光占比曲线变化平缓且数值高,采用反射型红外截止滤光片的目标的非反射光占比曲线可见光部分数值高,红外部分数值低,从700 nm附近开始下降,甚至发生突变,实验数据显示,突变位置的斜率绝对值是红外波段斜率绝对值的10倍以上。实验结果与预期分析的结果一致,验证了高光谱成像技术检测微小摄像头的可行性。
高光谱 微小摄像头 光谱特征 成像光谱 hyper-spectrum tiny camera spectral characteristics imaging spectrum
1 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
2 北京理工大学 光电学院,北京 100081
滑雪场的雪道坡度信息不仅是雪场规划和建设所需的必要内容,也是滑雪运动员提高成绩、减少运动损伤的重要数据。传统的手动测量方式费时费力,且雪场的低温环境不利于测量人员长时间作业。为了解决滑雪场的雪道坡度计算问题,提出了一种基于激光雷达点云的雪道坡度自动提取算法。使用投影高程差滤波、聚类分割等算法对雪场点云进行预处理,获取雪道边缘特征数据。提出了一种自适应阈值的拟合算法,用于雪道中线的提取,该算法可根据点云数量信息及坐标信息,自动选择阈值拟合雪道中线,消除了实际应用中部分点云数据稀疏或缺失对中线拟合带来的不利影响。数据处理结果表明,该方法计算所得坡度值与多次手动测量平均值之间的相对误差为2.2%。这一方法对激光雷达在雪场目标上的应用、雪场测绘中雪道坡度计算等具有参考意义。
激光雷达 坡度提取 自适应阈值拟合 雪道测量 LIDAR slope extraction adaptive threshold fitting ski tracks measurement