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关键词： 模内微装配   光纤光栅   热流固耦合   压力传感器  

摘要： 微装配技术已成为制约微机电系统制造的瓶颈,模内微装配成型是突破该瓶颈的一种极具发展前景的高效、低成本、产业化聚合物微机电系统制造技术。模内微装配成型过程中二次成型件对一次成型件耦合界面的压力是影响装配体品质的关键因素,如何精准、高效地测量耦合界面压力是模内微装配研究的关键共性问题。针对此问题,本文构建了聚合物模内微装配成型过程中热流固耦合界面形变的理论模型并进行了数值仿真,分析了模内微装配过程中一次成型件在耦合过程中的形变情况。在此基础上,结合光纤光栅本征无源、抗干扰强、轴向应变敏感等特性提出了一种基于光纤光栅传感技术的模内微装配耦合界面压力检测方法,据此设计了耦合界面压力传感器,并对传感器性能进行了数值仿真分析和实验验证。本文主要工作包括:基于热黏弹塑性本构模型和流变学基本理论构建了聚合物模内微装配成型过程中热流固耦合界面形变模型,并进行了数值仿真,分析了一次成型轴体在耦合界面上的受载情况,为模内微装配耦合界面压力检测方法研究与传感器研制提供了理论基础。提出了一种基于光纤光栅传感的模内微装配过程耦合界面压力检测方法。使用轴体耦合面中心点平均压力描述耦合界面压力,将压力测量映射为光纤光栅反射光波长测量,并通过光纤传输信号至光谱仪实现了对数据的实时获取,解决了由于模内腔体小、微装配过程温度高等复杂环境因素导致的普通压力测量方法无法对模内耦合界面压力进行测量的问题。研发了一种模内微装配过程耦合界面压力传感器。基于轴对称圆形膜片最小挠度传感机理,通过对封装材料参数的理论分析与仿真实验,设计了模内耦合界面压力传感器结构,建立了压力与反射光波长之间的映射模型。进行了模内微装配耦合界面压力检测实验。实验结果表明,压力传感器的线性度为0.9754,迟滞性和重复性误差分别为4.32%及0.136%,实现了对模内微装配耦合界面压力的准确测量,验证了本文所提检测方法的准确性、稳定性和有效性,为促进聚合物微机电系统制造技术的研究和发展提供了有力工具。

关键词： 断层检测   梯度结构张量   各向异性扩散滤波   相干属性   张量投票  

摘要： 石油和天然气是重要的战略资源,随着油气勘探技术的进步发展,勘探目标越来越精细,我国西部地区深层碳酸盐岩储层的勘探开发是今后重点和难点问题。西部工区目标层位埋深大、地表条件复杂,地震资料品质较差,导致断裂成像精度低,断裂及地质边界刻画破碎不连续,因此针对深层碳酸盐岩的边缘检测研究十分有意义。 梯度结构张量(gradient structure tensor),简称GST,是一种能有效提取边缘信息的方法,在地震数据的边缘检测中也能发挥重要的作用。针对目前所面对的问题,本文以GST的分析研究为基础,分别从地震资料保边滤波、断层属性提取以及断层结果优化三个方面,探讨了深层碳酸盐岩的断层检测方法。首先研究了各向异性扩散滤波在地震资料断层检测的中的应用,使用基于非局部结构张量的方向导数算子代替传统的梯度来优化结构张量,并使用优化后的结构张量和方向导数计算各向异性扩散滤波。然后在传统的基于梯度结构张量的倾角估计的基础上,使用改进的各向异性扩散滤波对张量元素进行平滑,以此为基础计算基于各向异性结构张量和倾角控制的相干属性。最后结合非极大值抑制和张量投票的原理,将二维棒张量投票的方法应用到断层优化当中。由此形成了一套能有效识别主干断裂以及小尺度断裂的地震资料边缘检测方法。 结合我国西部某工区实际地震资料的应用测试,表明该技术流程在深层碳酸盐岩的断裂检测中取得了良好的效果,断层边缘刻画清晰,连续性较好,具有较高的分辨率。与传统的各向异性扩散滤波相比,基于非局部结构张量和方向导数的各向异性扩散滤波对断层尤其是小尺度断裂等地质体边缘信息的保护效果更好。基于各向异性结构张量和倾角控制的断层属性对各级断裂的刻画更加精细准确。基于张量投票的断层优化方法可以有效地突出断层信息,提高对断层的识别能力。应用三种方法联合进行断层检测取得了较好的应用效果,可以为相似类型的工作提供一些参考。

摘要： 申请号:202210574176.2【申请日】2022.05.25【公开号】CN114812890A【公开日】2022.07.29【分类号】G01L1/24【申请人】深圳市简测智能技术有限公司【发明人】夏梦颖;尹永欣;刘倩;周亦农;【摘要】任伟本发明公开了一种超薄光纤光栅压力环传感器，属于传感器与检测技术领域。包括：底座、环形悬臂梁和外部的保护壳。底座上有两个固定台用于支撑环形悬臂梁，并且环形悬臂梁上设置有受力凸台，

关键词： 对称张量   低秩正交逼近   极分解   全局收敛性   次线性收敛率  

摘要： 本文针对对称张量,提出了一个求解其对称低秩正交逼近问题的算法.该算法结合临近技术和移位幂法,在参数选择适当的情况下,可以发现,不需有任何假设就能保证全局收敛.同时,本文根据张量的维度和阶数计算了该算法的最终收敛速率,这优于通常一阶方法的收敛速率O（1/p）,最后建立了算法的线性收敛性.本文首先介绍了张量分解及其逼近问题、对称张量的低秩逼近问题的研究现状.其次,介绍了张量相关的定义以及证明收敛性所需的关键引理.进一步,针对对称张量,提出了一个求解其对称低秩正交逼近问题的算法A,该算法结合了极分解及移位幂法,通过极分解保证了迭代序列的正交性.之后,针对是否含临近项的情况分析了算法的全局收敛性.最后,分析了算法A的次线性收敛率及线性收敛率,表明了该算法具有全局次线性收敛性及线性收敛性,从理论上验证了算法的可行性和有效性.此外,本文对对称低秩正交逼近问题的一个线性化问题做了延伸,该问题为SLROA问题的一个近似,针对该问题本文提出了一个算法B并分析了其收敛性,结果表明该算法在保证参数的条件下,不需任何假设就可全局收敛.

关键词： 光栅投影三维测量   相机标定   投影仪标定   系统标定  

摘要： 光栅投影三维测量技术具备非接触测量、测量精度高、测量速度快、易于实施等优点,是光学三维测量的标志性技术之一,因此被广泛运用于多个领域。系统标定是整个光学三维测量系统的关键技术,良好的系统标定精度是系统测量精度的保证。然而,现有的系统标定技术还存在着标定精度不高、标定过程复杂等问题,因此寻求高精度且易于实施的系统标定方法,对光栅投影三维测量技术的研究将起到至关重要的作用。本文针对光栅投影三维测量系统中的投影仪坐标精确计算问题、系统标定问题进行了研究,主要研究内容和工作包括以下几部分:1.投影仪坐标精确计算问题:对传统投影仪标定方法进行了分析,将其标定精度的影响因素分为了圆心偏差、相位误差和投影仪坐标映射误差三部分。针对每一个影响因素,提出了对应的解决方案:针对圆心偏差,基于同心圆根据射影变换中的交比不变性对其进行了校正;针对相位误差,使用双四步相移法对其进行了补偿;针对坐标映射误差,提出了一种基于局部单应性矩阵的投影仪坐标亚像素映射算法。实验结果证明了每一部分算法的有效性。2.系统标定问题:首先,利用圆心偏差校正后的圆心,基于张正友标定方法完成了相机标定,相机标定实验结果证明了圆心偏差校正后相机标定精度更高;然后,利用圆心偏差校正后坐标和相位补偿后的绝对相位信息,基于局部单应性实现了投影仪图像坐标的亚像素级映射,完成了投影仪的精确标定,投影仪标定实验结果证明了本文投影仪标定方法的有效性;最后,利用搭建的光栅三维测量系统,根据相机标定结果和投影仪标定结果,完成了系统的联合标定,对其参数进行了优化,标准平面的测量实验结果表明了本文提出的系统标定方法的有效性。

关键词： 矩阵填充   张量填充   Rademacher复杂度   对偶范数   投影梯度法  

摘要： 矩阵填充是通过对该矩阵的有限数目测量推断出整个矩阵,在推荐系统、系统识别、传感定位等领域应用广泛.由于数据在传输过程中存在缺失或是噪声干扰,故从损坏数据中寻找高效且快速的填充方法至关重要.研究表明,核范数方法具有严密的理论分析,但仍不是秩函数的最佳凸代替,因此寻找其他更优的凸代理函数十分必要.张量是向量和矩阵的扩展,能准确地表示大数据.与矩阵填充问题类似,故从存在缺失以及受到污染的矩阵和张量数据中寻找更为优化的填充方法是一个重要的研究课题.本文主要研究观测被泊松噪声污染时,利用max-范数方法进行低秩矩阵和张量的填充问题.论文共分为五章,主要内容如下:第一章主要论述本文的研究背景及意义,矩阵和张量填充的发展及研究现状,并总结本文的主要工作.第二章简述本文所用的基本概念与相关理论基础.包括:矩阵代数和张量代数的基础知识与记号、概率不等式、Rademacher复杂度的定义及性质、Fano不等式、KL-散度与Hellinger距离等.第三章主要研究泊松噪声下基于max-范数方法的矩阵填充问题.首先根据部分观测建立惩罚对数似然的约束优化模型;其次借助Rademacher复杂度、概率不等式、KL-散度与Hellinger距离的关系等理论工具,推导出重构误差上界;最后,利用Fano不等式及反证法等技巧给出重构误差的信息理论下界,进而证明上界和下界在相差一个对数因子的意义下是最优的.第四章主要研究泊松噪声下基于max-范数方法的张量填充问题.首先类比矩阵max-范数定义给出张量max-范数定义,并根据部分观测建立惩罚对数似然的约束优化模型;其次借助max-范数的对偶范数的不等式、概率不等式等工具,推导出基于张量的重构误差上界;最后,利用Fano不等式等技巧推导出重构误差的信息理论下界.第五章主要利用投影梯度算法验证矩阵填充的结果.基于本文建立的模型,使用投影梯度法,分别通过随机生成数据与图像数据来验证算法具有良好的填充效果.

关键词： 高维磁共振图像重建   张量低秩约束   张量奇异值分解   深度学习  

摘要： 高维磁共振成像技术相较于传统的二维磁共振成像技术能够提供更加多元的组织特性,进而为精准医疗提供技术支撑,具有广阔的应用前景。传统的重建方法将高维磁共振张量展开为矩阵,并利用矩阵的低秩特性进行重建,破坏了原有张量的高维结构,很可能导致次优的结果。因此,为了在高欠采样倍数下尽可能地提高图像重建质量,本课题研究基于张量低秩约束的高维磁共振图像重建方法,包括以下三个研究内容:首先,本课题研究了TUCKER模型下的张量低秩约束重建方法,主要利用最小化模式展开矩阵的核范数来近似最小化张量TUCKER秩,进而提高重建精度和效果。进一步地,本课题研究了模式展开矩阵的核范数与全变分约束结合的方法,更好地保留了重建图像的纹理和细节。然后,本课题研究了张量奇异值分解(T-SVD)模型下张量低秩约束重建方法,提出了一种结合张量核范数和矩阵核范数结合的重建方法,称之为TMNN方法,并进一步将磁共振重建问题转换为较为简单的张量补全问题,简化了求解过程。同时,本课题提出了一种结合TMNN与全变分约束的高维磁共振图像重建方法,并与基于TUCKER模型的方法进行了深入对比分析。最后,本课题研究了变换域T-SVD模型下的高维磁共振图像重建方法,推导并证明了基于任意酉变换的变换域T-SVD和变换域张量核范数,提出了一种基于变换域张量核范数的重建方法。进一步地,本课题提出了一种基于变换域张量核范数的深度展开重建网络,并利用卷积神经网络基于数据自适应地学习最优的变换域,并且通过训练自适应地学习算法超参数。重建实验表明,该方法相比于其它张量低秩约束方法重建精度更高,重建图像质量更好。

关键词： 结构健康监测   海上钢管桩   弱反射布拉格光栅   应变   挠度  

摘要： 钢管桩基础在土木工程领域运用广泛,近年来常用于近海风机基础。海上钢管桩在打桩静载运行期内均会受到多方面因素影响,其受力与变形状态复杂且直接影响上部结构的施工与运行安全,因此海上钢管桩的质量监测是桩基工程中重要的监测内容之一。传统桩基内力监测方式以点式监测为主,不适用于海上钢管桩。随着光纤感测技术在工程领域的不断发展,为海上钢管桩基础的监测提供了新的监测手段。目前在海上钢管桩质量监测中应用较为广泛的准分布式光纤感测技术与全分布式光纤感测技术仍存在一定的局限。近年来,弱光栅光纤传感技术凭借其远距离、多测点、成本低、即时监测、铺设简便等优点,开始应用于实际工程中。本文基于弱光栅技术,以海上钢管桩的变形监测为研究内容,采用理论分析、室内试验及实际工程相结合的方法进行研究。首先通过应变系数确定、回弹试验、弹性模量试验、长期稳定性试验等方面进行弱光栅标定试验。其次通过室内钢梁弯曲变形试验研究弱光栅在钢梁上的应变和挠度的变化并进行对比分析验证弱光栅的准确性。最后将其应用到实际工程中通过静载荷试验来验证弱光栅的可行性,并对钢管桩的承载能力进行分析研究。本文所完成的主要工作和取得的主要成果包括:(1)阐述了课题的研究背景、传统桩基检测技术的研究现状以及桩基传感技术的现状,对弱反射布拉格光栅技术原理及设备进行介绍。(2)进行弱光栅感测光缆性能评估研究。对不同弱光栅感测光缆进行拉伸试验,结果表明当应变系数取845με/nm时,弱光栅感测光缆的相对误差均不超过5%。对于不同封装方式的弱光栅感测光缆进行回弹性能测试时,回弹量与实测值之间的相对误差逐渐减小至10%以内。对不同的弱光栅感测光缆进行弹性模量试验中发现光缆的弹性模量均不超过400N/mm远小于钢材的弹性模量,极易与钢结构变形协调。在长期稳定性试验中对弱光栅光缆进行11h的稳定性检测,其应变差值在±5με以内,有较好的稳定性。(3)通过室内模型试验,进行钢梁弯曲变形试验研究。设计钢梁变形试验,在梁上下翼缘对称布设两种不同封装方式的弱光栅感测光缆各两根以及一根分布式应变感测光缆进行对比分析。通过应变分析可得J型光缆的应变相对误差平均值为5.0%而K型光缆的应变相对误差平均值为8.6%,由此可得封装方式对应变监测结果影响不大。分别用共轭梁法、二次积分法计算构件的挠度值并与千分表进行对比,结果表明两种方式所计算得出的钢梁变形与实测值误差均能保持在10%以内,从而验证弱光栅应用于钢材变形的可行性。(4)弱光栅感测光缆海上钢管桩监测。进行大型钢管桩承载力研究,通过静载荷试验,观测弱光栅波长变化并进一步计算钢管桩桩身的内力变化。通过水平静载荷试验可知,桩深应变先随着桩深增加而增加至埋深25m后应变随桩深增加而减小直至埋深40m后桩身不再受水平推力影响并通过弱光栅计算挠度与位移计实测值对比可得两者平均误差仅为16mm,相对误差在5.8%。通过竖向静载荷试验可计算出在埋深40m处应变有明显变化这与实际钢管板厚的变化相符,桩端阻力与侧摩阻力的变化可得此桩为端承摩擦桩。并由此得出桩顶沉降量与桩身压缩量和桩端沉降量的实际变化情况。从实际工程中进一步验证弱光栅感测光缆在实际工程中的可行性。