计算机科学与信息工程

• 基于邻域粗糙集的在线流特征选择

  蔡晶晶;荀亚玲;王林青;贺慧爱;孙晶晶;

  针对现有基于粗糙集的在线流特征选择算法侧重于处理不相关和冗余特征，忽略了特征与特征之间的相关性，以及缺乏有效的动态更新机制，提出一种基于相关性邻域粗糙集的在线流特征选择算法OFSGN.使用欧氏距离计算特征之间的相似性，通过一种新定义的邻域粗糙集方法获取邻域集合，结合了特征与特征和标签之间的相关性，通过在线重要度分析和在线冗余度分析获取了最优特征子集。大量实验结果表明了该特征选择算法的有效性，且该算法在准确率方面具有明显的优势。

  2025年01期 v.46;No.207 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1013K]
  

• 基于贝叶斯优化改进胶囊网络的轴承故障诊断

  杜思宇;李丽君;董增寿;

  由于传统卷积神经网络存在特征提取不完整的问题，提出一种基于贝叶斯优化改进胶囊网络(BO-CapsNet)的轴承故障诊断策略。该模型首先在胶囊层前面加入一个大卷积核，拓宽了胶囊网络的感受野；其次使用贝叶斯优化算法优化胶囊网络的权值。文中将采集的轴承振动信号作为该模型的输入，通过对胶囊网络的不断迭代训练，实现了该模型在准确率方面的提升。选取凯斯西储大学的轴承数据对模型以及算法进行评估，并将该方法与宽核卷积神经网络、胶囊网络以及Adam优化算法进行比较。通过实验验证了该方法可以更加全面提取特征信息并且提高准确率，在轴承故障诊断中具有良好的泛化能力。

  2025年01期 v.46;No.207 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 2011K]
  

• 融合非局部注意力机制的旋转病灶检测算法

  陈倩;詹峰;王波;郭一娜;

  病灶检测旨在对医学图像的病灶部位进行检测、定位和识别。针对目前病灶检测算法中存在的小目标漏检、病灶方向单一和目标混叠问题，提出了一种融合非局部注意力机制的旋转病灶检测算法，实现病灶类型和位置的精确检测。算法中主干网络中引入的非局部注意力机制，获取特征图中像素之间的全局依赖，提升小病灶的检测精度；设计角度敏感网络，通过旋转角度的设置，识别多个方向的旋转病灶，弥补水平边界框在多角度目标检测中的不足；构建RNMS (Rotation Non-maximum Suppression)和MRNMS(Multi-type Rotation Non-maximum Suppression)算法，通过排序、置信度对比、计算IoU(Intersection over Union)等操作，有效地解决了单发性病灶检测过程中的同类别目标混叠及不同类别目标混叠现象。在Rotated PET-CT-Dx数据集的结果显示，mAP达到87.3%.

  2025年01期 v.46;No.207 14-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 957K]
  

• 秩一分解网络用于低剂量CT噪声伪影抑制

  奉刚;张雄;任慧莹;王悦;

  基于深度学习的LDCT图像降噪方法已成为该领域的研究热点。然而，现有的基于深度学习的方法生成的CT降噪图像会出现过度平滑的现象，对有益于医学诊断准确性的部分信息造成一定程度的破坏。为了使CT图像中的有用信息得到有效保留，提出了一个秩一分解重构网络，该网络能够将CT图像的内容投影到两个不同的域：低秩域和残差域。通过对两个域内的不同语义信息进行相应的处理，在尽可能抑制伪影与噪声同时，有效保留了7CT图像中有用的组织结构信息。实验结果表明，所提出的方法在PSNR和SSIM指标值方面与对比算法中性能最好的一种相比分别提高了0.908 6 dB和0.035 6 dB.

  2025年01期 v.46;No.207 20-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1272K]
  

• 智能低压故障传感器设计

  曹义楠;刘立群;张革;

  目前台区侧智能监测设备型号繁杂，但功能均相对单一，现场没有足够空间安装如此众多的监测类设备。2020年国网推出配电台区智慧物联体系应用场景典型设计方案，按照“云管边端”总体框架，定义了配电台区低压、线路和用户等端侧感知单元(即：智能低压故障传感器装置)的功能和要求。故障传感器装置不仅融入了配电台区物联体系，而且可有效取代目前存在的大部分台区侧各类监测单元，满足台区级运行管理所要求的故障检测、拓扑辨识、负荷监测、有序用电、停复电上报等诸多功能，有效提升供电公司对台区的管理水平，提高了电网运行的可靠性。

  2025年01期 v.46;No.207 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1059K]
  

机械工程与材料科学

• 矿用点线啮合齿轮齿廓修形及接触特性研究

  房雪洋;马自勇;田英虎;张富泉;杭嘉濠;

  点线啮合齿轮兼顾点接触与线接触双重优点，接触强度大、传动效率高、使用寿命长。齿廓修形是减少齿轮传动过程振动、噪声以及提高寿命的主要方法。针对煤矿机械在大载荷、强冲击等恶劣工况下齿轮啮合性能势必变差的问题，提出了一种矿用点线啮合齿轮齿廓修形方法。首先，基于空间啮合理论推导点线啮合齿轮齿面方程，根据点线啮合齿轮齿廓特性提出主动轮齿廓抛物线修形方法，并构建点线啮合齿轮三维模型；结合Abaqus单齿静力学模型，从最大接触应力和接触线长确定最佳修形量和修形高度；借助四齿模型分析点线啮合齿轮修形前后齿面接触应力、接触线长和传递误差变化规律。结果表明：提出的修形方法使得齿面接触应力由1 066 MPa减小至621.8 MPa,降低了41.67%;传动误差由-0.004 58 rad减小至-0.002 55 rad,降低了44.32%,明显改善齿轮接触和传动平稳性，为点线啮合齿轮三维修形及降噪延寿研究提供了指导。

  2025年01期 v.46;No.207 34-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1248K]
  

• 考虑轮轴过盈配合的轨道车轮结构优化研究

  李扬辉;孙小娟;江连运;

  轮轴过盈配合对轨道车轮的结构强度有重要影响。基于国际铁路联盟UIC510-5标准，利用ABAQUS有限元软件建立考虑轮轴过盈配合的单S型轨道车轮直线工况受力三维模型。在分析过盈配合对车轮等效应力分布影响的基础上，以降低辐板处等效应力为目标，利用Optimization模块对车轮结构进行优化。结果表明：优化后的车轮在辐板与轮毂衔接的圆弧处的辐板厚度增加，在辐板与轮毂、轮辋连接部分的角度减小；在车轮质量基本不变的情况下，最大等效应力降低了13.2%.对磨耗到限车轮的静强度和疲劳强度进行校核计算，结果表明优化后车轮的应力分布更加均匀。该研究有助于车轮结构应力性能的提高和车轮制造材料的充分利用，为轨道车轮结构设计提供参考。

  2025年01期 v.46;No.207 41-46+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1308K]
  

• 15-5PH钢奥氏体晶粒长大行为研究

  张津瑞;何文武;陈慧琴;

  研究了15-5PH沉淀硬化马氏体不锈钢在(900～1 250)℃加热温度区间和(0.5～15)h保温时间范围内奥氏体晶粒的长大行为。结果表明，随着加热温度的升高和保温时间的延长，15-5PH钢奥氏体晶粒尺寸长大。实验保温时间内，1 100℃以下奥氏体晶粒尺寸缓慢长大，1 100℃以上奥氏体晶粒尺寸迅速粗化；实验温度区间内，1 050℃以下加热奥氏体晶粒尺寸基本稳定，随着保温时间的延长长大倾向很小；1 050℃以上加热奥氏体晶粒尺寸在1 h内迅速长大，然后随着保温时间进一步延长，而缓慢长大。建立了15-5PH钢加热的奥氏体晶粒长大的Beck修正模型和Sellars模型。

  2025年01期 v.46;No.207 47-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1148K]
  

• 锻态18Cr2Ni4WA钢高温变形本构模型研究

  段兴旺;贺林峰;焦永星;王敏;

  在Gleeble-1500热模拟试验机上，对锻态18Cr2Ni4WA钢进行单道次热压缩实验，研究了该钢的高温流变行为。通过采集数据获得了实验温度为(1 123～1 473)K、应变速率为(0.001～0.1)s~(-1)和变形量为55%的变形条件下的真应力-真应变曲线。以Arrhenius本构模型为依据，并充分考虑应变对本构模型的作用，建立了应变补偿Arrhenius本构模型，用以预测其高温流变行为。结果表明：温度的降低和应变速率的增大导致锻态18Cr2Ni4WA钢的真应力增加；通过将所建立本构模型的理论预测数据与实验数据进行对比，发现吻合度较好，说明所建立的锻态18Cr2Ni4WA钢应变补偿Arrhenius本构模型具有较高的预测精度。

  2025年01期 v.46;No.207 53-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1074K]
  

应用科学

• AZO超表面结构的热辐射特性研究

  陈帅朋;赵亚丽;李旭峰;彭伟;

  光学太阳反射镜(Optical solar reflecor OSR)是用于卫星的一种热控涂层，兼具太阳能光谱高反射和高热发射性能。该文设计了一种由掺铝氧化锌(AZO)超表面、介质层和反射层构建的光学太阳反射镜。采用时域有限差分法(Finite difference time domainmethod FDTD)对AZO超表面结构单元长度、周期、厚度及介质层厚度对OSR的太阳光谱反射及中红外热发射(吸收)性能影响进行计算分析，通过研究OSR结构参数对局域表面等离子激元谐振的影响，建立了局域表面等离激元宽频红外增强吸收结构模型。研究结果表明：金属反射层采用Ag, AZO超表面结构单元长度为1.1μm,厚度为0.04μm,周期d为1.3μm, SiO2介质厚度为1.4μm时，OSR达到最佳吸收性能结构。该论文设计的OSR模型在(2.5～20)μm内有两个达到99%的吸收峰，在(5.0～8.3)μm及(10.2～15.9)μm范围内吸收率大于80%,为OSR在宽频吸收的基础上进一步提高吸收率提供了新思路。

  2025年01期 v.46;No.207 58-63+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1071K]
  

• 基于分位数自适应LASSO方法线性面板模型的变点估计

  陈小红;齐培艳;

  采用分位数自适应LASSO方法针对线性面板数据模型中的变点估计问题进行了研究，给出了变点位置、个数及模型参数的估计，并推导了该方法下变点个数估计及参数估计的一致性。数值模拟验证了两种误差分布下分位数自适应LASSO方法的估计性能优于分位数LASSO方法；最后通过应用居民消费价格总指数数据说明了分位数自适应LASSO方法的有效性。

  2025年01期 v.46;No.207 64-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1131K]
  

• 面向新冠肺炎疫情时序数据的异常检测算法

  冯志婷;薛颂东;

  针对新冠肺炎疫情的监测预警，提出基于自编码器(AE)和门控循环单元(GRU)的异常检测模型。首先，用时滞互相关分析法筛选出与病例数相关性较大的搜索词，得到时序关系。其次，根据时序关系和贝叶斯超参数优化构造AE-GRU模型，进行数据重构。然后，用滑动窗口阈值法标注模型检测出的异常点。最后，与AE、GRU模型进行对比实验，观察不同数据集在AE-GRU模型上的表现。结果表明，所建模型在数据拟合与异常检测方面的效果明显占优，融合搜索指数病例数据的异常检测正确率高于历史病例数据。

  2025年01期 v.46;No.207 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 908K]
  

• 三条路笛卡尔积的全罗马控制

  宋昕;张新鸿;

  如果有向图D中每个赋值为0的顶点至少有一个赋值为2的内邻且D的由集合{v∈V(D):f(v)≠0}诱导出来的子图无孤立顶点，则称函数f:V(D)→{0,1,2}为D的一个全罗马控制函数。有向图D的全罗马控制函数的权为所有顶点的赋值之和，全罗马控制函数的最小权称为全罗马控制数。该文完全刻画了有向路笛卡尔积P_2×P_2×P_n的全罗马控制数。

  2025年01期 v.46;No.207 77-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 864K]
  

环境科学

• 单体建筑物周围流场及污染物扩散的数值模拟方法比较

  李集勋;张哲海;赵金熔;郭栋鹏;张俊芳;李云鹏;

  采用雷诺平均(RANS)方法和大涡模拟(LES)模型分别对单体建筑物周围流场及污染物扩散进行模拟。结果表明：RANS与LES均能很好地预测建筑物周围的流场及污染物浓度。但在z/H<1.0范围内，与RANS相比，LES更能较为准确的预测建筑物背风侧的速度，随着与建筑物间的距离增加，RANS模拟横向速度的误差也随之增大；而在z/H>1.0范围内，RANS和LES模拟结果与风洞实验结果相比差别较小。随着与建筑物间距增加污染物浓度也随之降低，且LES的预测精度高于RANS的预测精度。

  2025年01期 v.46;No.207 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 931K]
  

• 太原市城区冬季二次硝酸盐主导下PM_2.5的形成及防控

  冯凯琛;崔阳;樊洁;李亚楠;何秋生;郭利利;李宏艳;

  二次硝酸盐是PM_(2.5)中的重要二次无机离子组分，为了研究我国北方典型工业城市二次硝酸盐主导下PM_(2.5)的形成及防控途径，基于太原市城区点位2021～2022年高时间分辨率的PM_(2.5)在线监测数据，对气溶胶颗粒物的离子组分及气态前体物进行了研究分析。结果表明，太原冬季PM_(2.5)平均浓度为63.5μg/m~3,主要离子组分为NO_3~-、NH_4~+和SO_4~(2-)在PM_(2.5)中的占比分别为16.2%、11.2%和10.9%.在污染日和清洁日，硝酸盐对水溶性无机离子的贡献分别达到32.1%和37.2%,为驱动冬季PM_(2.5)升高的首要组分。硝酸盐受温度变化影响较小，在冬季14∶00～17∶00的日间峰值主要源于光化学反应生成大量的HNO_3,并在富氨条件下与NH_3的中和反应。通过使用ISORROPIA-II热力学模型计算气溶胶液态水(ALWC)含量和pH值，对控制NH_4NO_3形成的前体进行敏感性分析。结果显示，太原市NH_4NO_3的形成主要处于HNO_3敏感区域，因此通过控制HNO_3的前体物NOx或者减弱大气氧化性干扰HNO_3的形成可以有效抑制NH_4NO_3的形成。特别是在湿度较高的时段，对HNO_3和NH_3开展协同控制可以更加有效地减少NH_4NO_3的形成。

  2025年01期 v.46;No.207 88-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1725K]
  

• CuNPs的合成及在水中Cr(Ⅵ)的检测

  杨颖;胡一铭;刘楠;高竹青;

  构建了一种基于抗坏血酸修饰CuNPs高选择性检测水中Cr(Ⅵ)的方法。采用一锅合成法，以硝酸铜作为铜源，抗坏血酸作为还原剂，在氢氧化钠溶液的调节下简易合成铜纳米粒子(CuNPs).合成的CuNPs表现出高且稳定的荧光性能，由于内滤效应，Cr(Ⅵ)可淬灭其荧光，因此可作为高灵敏度的Cr(Ⅵ)传感器，从而建立一种Cr(Ⅵ)的荧光检测方法。CuNPs的荧光淬灭效率与Cr(Ⅵ)浓度在(1～10)μmol/L范围内线性相关，线性相关系数R~2=0.992 5,检测限为0.100 4μmol/L,该方法可快速、灵敏、选择性地检测Cr(Ⅵ).

  2025年01期 v.46;No.207 94-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1268K]
  
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