电容式水分传感器的非线性特性与改善方法

电容法水分快速测定仪是最常用的现场水分快速检测设备之一,但由于非线性影响,电容法水分检测的准确性受到限制.本文介绍了电容式水分传感器的工作原理,探讨了非线性影响因素,建立了非线性影响的数学模型,提出了较全面的硬件改善措施和利用最小二乘法确定传感器输出特性多项式回归模型的软件补偿方法.设计实践表明,利用本研究方法对电容式水分传感器进行非线性补偿效果良好.     

电容层析成像系统阵列电极三维优化设计

基于COMSOL软件构建了电容层析成像传感器三维有限元模型,并实现其正问题求解,在此基础上,进行了电容层析成像3层分布的阵列电极传感器参数的无量纲优化设计。首先,分析了传感器的屏蔽层半径R3、电极高度h、电极宽度w及电极层间距l对灵敏度均匀性指标P及电容值动态范围D的影响规律;然后,通过设计正交试验,综合分析各结构参数对优化指标的影响;最终,得到一组电容层析成像三维传感器的优化结构参数:R3=1.50,h=0.20,w=0.20,l=0.06。     

结构模态测试传感器位置优选

在结构健康监测和损伤识别过程中,传感器的位置不仅直接影响结构动力特征参数识别的精度,更对结构损伤识别乃至结构监测的成功与否起着关键作用。在传统的传感器布置方法中,基于模态参数估计有效性的方法已得到广泛承认和应用,如较有影响的有效独立法。事实上,相对参数估计的有效性,无偏性应优先得到满足。为此,采用基于表征最小二乘法的传感器布置准则及传感器测点优化方法,推导了在各种载荷工况下的期望形式。在传感器布置准则优化算法方面,引入交叉熵优化算法,将传感器数目的约束以罚函数形式加入到目标函数中,优化了采样过程。最后,以大连体育场加速度传感器布置位置优化为例验证了表征最小二乘法准则和交叉熵优化算法的优越性。     

电容层析成像系统中电容传感器参数优化设计

电容层析成像系统中,图像重建的质量主要依赖于电容敏感场分布的均匀性,这一性质又由传感器的几何和材料参数决定,因此传感器的设计尤为重要．根据敏感场颁上的均匀性,灵敏程度和电容测量技术,确定了传感器的优化参数;在多因素轮换的基础上,采用正交设计法进行电容传感器参数的计算机辅助设计,从而快速地获得一组最优参数．在实际应用中,概据此优化参数制造的电容传感器获得了较为理想的重建图像．     

基于优化思想的地磁传感器数据处理方法的研究

本文提出了一种用优化思想来处理地磁信号的方法.利用这种方法进行曲线拟合比传统的最小二乘法简便.特别适用于处理非线性的拟合方程问题,通过对一组地磁传感器输出数据进行的圆方程拟合,表明这种方法是简单可行的.     

用于气固两相流在线测量的ECT电容测量电路

电容层析成像(ECT)技术是目前最具发展前景的多相流参数检测方法.介绍了12电极ECT成像系统的测量原理及设计方法.研制了一种交流激励的微电容测量电路,该电路具有较强的抗杂散电容性能、结构简单、容易实现等优点,较好地解决了电子开关的电荷注入效应对测量分辨力的影响问题.经试验证明可达到的实际分辨力为0.04fF.     

基于非线性最小二乘的电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像技术中的"软场"效应和病态问题,提出了基于非线性最小二乘算法的新电容层析成像(ECT)算法。在分析非线性最小二乘问题残量原理的基础上,给出了目标函数中二阶信息项的割线近似的校正公式,并利用Lipschitz空间连续的性质对非线性最小二乘算法的收敛性进行了证明,在此基础上探讨了ECT应用该算法的可行性。该算法满足收敛条件且重建图像误差小。仿真和实验结果表明,与LBP、Landweber和共轭梯度算法相比,对于简单流型该算法兼备成像质量高、边界均匀稳定等优点,该算法的提出为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的思路。     

基于ECT的航空复合材料缺陷检测研究

针对航空复合材料制件在生产和服役过程中产生的缺陷损伤,提出了一种基于电容敏感原理的同面多电极阵列传感器无损检测方法。基于电容边缘效应,设计了一套同面电极阵列的胶粘缺陷检测系统,模拟航空复合材料缺陷的真实分布。电容层析成像(ECT)系统以单电极激励方式工作,根据缺陷材料介电特性变化引起的电容测量值的变化,采用共轭梯度成像算法复现缺陷位置和形状。实验结果表明,所述方法能够准确地判断出胶粘缺陷的位置和大小,能够对2mm厚度碳纤维复合材料内侧的8mm胶粘结构缺陷进行可视化检测,ECT检测系统重建图像质量较高、边缘伪影较少,为航空复合材料缺陷检测提供了一种新的研究方向。     

基于ECT的占空比可调双阵列传感器设计

针对传统的ECT传感器占空比固定不可调节,不能改变测量极板与管道中心的距离,被测物体在管道内位置和大小变化不能选择合适的占空比,而不能得到效果更佳的重建图像。提出了一种占空比可调的新型传感器系统,占空比可从101调节到61,为了解决这种传感器系统无法加入径向基板引起相邻极板间耦合电容的干扰,设计了一种在测量极板与屏蔽罩之间加差分电极的系统,差分电极与测量电极同步调节。实验结果表明,管道内被测物体所在位置、大小不同时,选择的占空比也会不同,这种传感器系统可快速调节合适的占空比,得到最佳的成像效果,图像误差减小至0.25,相关系数提升至0.80。     

一种组合电极电容层析成像重建图像融合方法

提出一种基于电容层析成像(ECT)组合电极重建图像及层次聚类的ECT图像融合方法。首先,构建组合8电极及12电极ECT阵列传感器,研究2种组合传感器激励测量方案;其次,采用层次聚类法对两种组合电极ECT重建图像进行聚类,从而消除重建过程中产生的伪影;最后,将聚类后的2种图像再进行小波融合重建。实验结果表明,相较于原始重建图像,所提方法重建图像平均相对误差最小,最大降幅达到23.4%,平均相关系数最大,最大增幅达到10.56%。     

面向智能交互产品的创意服务设计模式研究与构建

目的 探索数智时代下创意服务设计产业应用于智能交互产品创新的模式机制与路径。方法 阐述创意服务产业时代的内涵与特征,梳理数字时代智能交互产品的创意服务需求,并从产品的品质创新需求、创新绩效提升需求和经济价值转化路径优化需求三个视角剖析创意服务设计模式的创新策略。结果 提出“多元设计大数据创新-智能生成式设计工具优化-利益相关者协同设计平台重构”三段式创意服务设计模式,并结合案例进行分析。结论 通过对创意服务设计的数据资源创新、设计工具的智能优化和协同创新的价值链重构,可有效提升智能交互产品设计结果的输出品质和数量,优化设计迭代周期,实现设计驱动的产品价值创新绩效和经济价值效益的双向提升。通过对知识生产力要素进行数智化整合重构,构建全链设计要素集成的智能辅助设计工具体系,提升设计师群体的创新能力,从而为社会经济价值提升带来强劲的可持续创新设计新动力。     

基于SGS模型与AHP的侦测无人机造型设计研究

目的 为了满足无人机用户需求,完善侦测无人机造型设计方法,进一步拓展产品设计路径。方法 将管理学中的门径管理模型(SGS)融入产品系统开发设计流程;调研用户需求并结合层次分析法(AHP)构建判断矩阵,计算各个设计指标权重并排序,以此促进设计决策,完成侦测无人机造型设计方案;采用7点量表法进行初步方案设计评价,验证设计模型和过程的科学性。结论 以侦测无人机造型设计为例,通过构建SGS产品系统开发模型,运用AHP分析方法进行设计方案指标决策,为侦测无人机造型设计拓展设计路径,为相关产品的设计提供新思路。     

New integrated model to estimate the manufacturing cost and production system performance at the conceptual design stage of helicopter blade assembly

This paper describes a new integrated model development to estimate the manufacturing cost and production system performance at the conceptual design stage. A fully automated conceptual framework for design for manufacturing (DFM) has been developed. An integrated product process design concept using activity based costing is applied in this paper. The new integrated model consists of four sub-modules: the geometric parameters generation module, processing time estimation module, activity based costing (ABC) module and production system performance module. All of the input-output data flows of developed modules are fully integrated for automated manufacturing cost analysis and production system performance. A developed integrated model is very useful for designers or integrated product development team to make a decision for evaluating the design alternatives and trade-offs between design and manufacturing phases at the conceptual design stage. A case study for a composite helicopter rotor blade is included.     

Distributionally robust optimization for engineering design under uncertainty

This paper addresses the challenge of design optimization under uncertainty when the designer only has limited data to characterize uncertain variables. We demonstrate that the error incurred when estimating a probability distribution from limited data affects the out-of-sample performance (ie, performance under the true distribution) of optimized designs. We demonstrate how this can be mitigated by reformulating the engineering design problem as a distributionally robust optimization (DRO) problem. We present computationally efficient algorithms for solving the resulting DRO problem. The performance of the DRO approach is explored in a practical setting by applying it to an acoustic horn design problem. The DRO approach is compared against traditional approaches to optimization under uncertainty, namely, sample-average approximation and multiobjective optimization incorporating a risk reduction objective. In contrast with the multiobjective approach, the proposed DRO approach does not use an explicit risk reduction objective but rather specifies a so-called ambiguity set of possible distributions and optimizes against the worst-case distribution in this set. Our results show that the DRO designs, in some cases, significantly outperform those designs found using the sample-average or the multiobjective approach.     

基于维修的DFA/D系统设计

 DFX 是实现产品并行设计的重要工具，考虑到产品维修活动中的拆卸与装配问题，指出研究面向维修的DFA／D)的必要性．在借鉴传统DFA，DFD研究的基础上，阐明面向维修的DFA／D的结构设计及其关键技术，初步证明了面向维修的DFA／D作为设计工具实现维修性并行设计具有现实可行性．