测试技术与理论基础

• 超高品质因子晶体谐振腔制备及棱镜耦合封装

  邢恩博;李江龙;戎佳敏;唐军;刘俊;

  晶体材料具有高透明度、低缺陷损耗和不易被水蒸气污染等优点，用其制备的回音壁微腔具有超高的光学品质因子，在超高精度传感、非线性光学、光电子学等领域具有重要的应用前景.基于此，搭建了基于超稳定气浮转动的单点金刚石切削及抛光系统，通过高精度三维位移台控制，可实现多种侧面结构的高精度加工.锥形光纤与棱镜耦合倏逝波测试表明，氟化钙晶体谐振腔负载Q超过10~9,本征Q_0值为3.74×10~9,相对应的表面粗糙为0.334 nm,棱镜耦合稳定封装后仍可保持Q在10~8以上.

  2022年04期 v.36;No.154 277-280页 [查看摘要][在线阅读][下载 417K]
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• 用于金属表面裂纹位置检测的无芯片RFID传感器设计

  王龙文;马润波;

  采用金属条带作为谐振器，设计了一种基于频域的无芯片RFID传感器.在被检测金属表面产生裂纹时，谐振器的谐振频率会发生变化，利用RFID技术分析频率变化即可检测出金属裂纹的位置与方向.通过在传感器覆盖面内划分出不同检测区域，合理设置金属条带数目和位置，可以实现裂纹位置的检测.此外，将金属条带分别水平和垂直放置即可对水平和垂直极化平面波产生各自散射，能够实现裂纹方向(水平或垂直)的检测.为此，在8 GHz～11.5 GHz的工作频带内分别设计了4个水平和4个垂直的金属条带谐振器.通过搭建传感器模型并仿真，对两种极化方式激励产生的8个谐振频率进行判别，实现了对金属表面裂纹位置和方向的识别.最后实际制作了传感器标签实物并进行了实测，测量和仿真结果吻合较好，验证了所设计传感器的可行性和实用性.

  2022年04期 v.36;No.154 281-287页 [查看摘要][在线阅读][下载 1069K]
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• 考虑锂离子电池老化的纯电动汽车能量管理策略

  王璐;王奇;任一峰;

  为改善电动汽车的电池使用寿命，提出了一种电池老化管理策略，使汽车在综合考虑了车辆的行驶里程、充电时间、驾驶性能等指标的情况下来控制电池容量退化，将多目标、多输出的优化问题转变为单一性能指标.该策略以电池充放率和放电深度为控制变量，采用粒子群优化算法对模型进行离散化迭代，选择出每一步的最优控制变量数值.经过20万km的NEDC驾驶工况循环验证，电池退化减少了0.2%,证明所提电池老化管理策略可以减少电池老化，改善汽车性能.

  2022年04期 v.36;No.154 288-293页 [查看摘要][在线阅读][下载 572K]
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• 基于PC104的某型飞机发射装置便携式通用检查仪设计

  高涛;齐乐;郭辉;

  为解决某型飞机导弹发射装置外场原位检查问题，设计了便携式通用检测仪.该系统基于PC104工控机架构，通过软件控制信号模拟电路准确提供各种激励信号，通过信号反馈测试电路进行导弹发射装置和机内发射电路的检查.经使用表明：该系统基于PC104工控机架构有效减小了系统体积和重量，利用自动测试软件提高了测试效率和保障的可靠性，测试快捷，界面人性化，维护方便，满足了发射装置外场原位检查维护要求.

  2022年04期 v.36;No.154 294-300页 [查看摘要][在线阅读][下载 776K]
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• 基于QFD的装备检验指标体系构建方法研究

  任旭;杜占龙;高崎;

  针对现有装备作战试验指标体系构建过程中缺少定量分析和合理性检验的问题，提出基于质量功能展开(QFD)的指标体系构建方法.首先介绍质量功能展开的基本原理及方法，然后详细阐述基于QFD的指标体系分解和合理性检验方法，最后通过某合成部队装备检验指标体系构建实例说明QFD方法的应用过程，实现了由检验装备作战使命任务的需求到指标体系构建的映射，提高了指标体系构建的合理性.

  2022年04期 v.36;No.154 301-307页 [查看摘要][在线阅读][下载 935K]
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信号检测、算法与仿真

• 基于连续小波变换及正则化方法的潮位分析

  姜桂婷;李水艳;

  潮位的精确检测对于海洋监测、环流分析等是非常重要的课题，更是我国海洋事业发展至关重要的一环.以往的研究表明：现成的全球定位系统(GPS)可以利用多路径干涉的特性来监测潮位. Lomb-Scargle谱分析(Lomb-Scargle Periodogram, LSP)通常用于从信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)序列中提取多路径频率，为了提高其数据分辨率，可以使用连续小波变换来提取SNR序列的瞬时频率，并据此获得瞬时潮位.由于瞬时潮位数据噪音很大，因此存在着许多异常值和误差.通过分析多频多模站点数据，同时利用同卫星不同类型的SNR数据，在保连续性的基础上进行一定的正则化降噪处理.数值结果表明，正则化方法可以有效降低噪音，并提高潮位分析精度.

  2022年04期 v.36;No.154 308-313页 [查看摘要][在线阅读][下载 646K]
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• 基于迁移学习的磁瓦缺陷分类方法

  李昊璇;刘海峡;

  针对磁瓦缺陷检测时存在的缺陷样本量少、类别不平衡、模型训练过拟合等问题，提出了一种基于迁移学习的磁瓦缺陷分类方法.该方法在大型图像数据集ImageNet上预训练深层卷积神经网络VGG16,然后使用迁移学习方法将模型迁移到磁瓦缺陷分类研究中，先冻结模型前几层的参数，再用磁瓦缺陷数据集训练调整后的全连接层，并在测试集上测试模型的分类效果.实验结果显示，6类磁瓦缺陷识别准确率达到了98.69%,明显高于人工分类精度和传统机器视觉分类方法识别精度.该方法实现了较高的磁瓦缺陷分类准确率，同时也极大缩短了训练时间，为工业生产中的实际应用提供了可靠的依据.

  2022年04期 v.36;No.154 314-319页 [查看摘要][在线阅读][下载 457K]
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• 基于集总电阻的“十”字型宽频超材料吸波体仿真和分析

  张鑫;戴银所;房建国;尹兆昆;崔传安;

  设计了一种三维结构的超材料吸波体，该结构上部由“十”字型基板侧面加载多个方形谐振环组成，底部采用铝板作为反射底板，超材料吸波体厚度为11 mm.数值模拟结果表明，加载集总电阻后，实现了多频谐振吸收向宽频吸收的转变，在5.62 GHz～13.90 GHz频率区间吸收率大于90%,相对带宽达到84.4%;超材料吸波体在横磁波(TM)的模式下具有较好的宽角度吸收特性.S参数反演法计算等效电磁参数结果表明，超材料吸波体在宽频的吸收机制基于良好的阻抗匹配和电磁谐振；结合谐振点的场图，进一步验证了电磁谐振耦合时，能量损耗通过集总电阻的欧姆损耗完成.方形谐振环单独作为谐振结构的仿真结果显示，复合谐振结构的宽频高效吸收是源于各谐振环的相互叠加耦合.

  2022年04期 v.36;No.154 320-326+331页 [查看摘要][在线阅读][下载 1036K]
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• 基于田口法的VS-MFxLMS算法优化及其在船舶舱室主动降噪上的应用

  夏雪宝;明志茂;赵可沦;张波;

  为优化船舶舱室环境，降低船舶舱室内噪声等级，对现有的主动降噪算法Filtered-x Least Mean Square (FxLMS)进行了研究，发现现有的FxLMS方法中变步长控制参数选取主要以试错法或经验法为主，需要大量的时间、人力及物力.通过田口法对变步长控制函数进行改进，用于优化主动降噪中归一化反正切变步长控制函数，从而寻求最优参数组合.最终，通过设计正交试验，获得船舶舱室噪声主动降噪中步长控制函数的最优参数组合，并对舵机舱室的噪声进行降噪应用，舵机舱室的声压级下降5 dB(A).

  2022年04期 v.36;No.154 327-331页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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• 基于ADMM的互联系统的结构控制器设计

  关燕鹏;杜俊鹏;要会娟;

  针对由多个子系统组成的互联系统，提出了一种基于交替方向乘子法(ADMM)的具有稀疏结构的状态反馈控制器设计方法.首先，建立了反馈增益的势与反馈拓扑中反馈信道数量之间的对应关系，将代表反馈增益稀疏度的矩阵势函数加权融入到最优控制的目标函数中.然后，利用ADMM在反馈控制增益的稀疏度和控制成本函数之间交替寻优，以此来获取具有稀疏结构的反馈增益矩阵.最后，将所提方法应用于互联电力系统，验证了方法的有效性和优越性.

  2022年04期 v.36;No.154 332-336+346页 [查看摘要][在线阅读][下载 425K]
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数据采集与图像处理

• 多分辨率多特征融合自适应相关滤波跟踪算法

  王国刚;刘一博;吴艳;

  核相关滤波算法跟踪过程中仅采用单一特征，目标尺度不能自适应变化，未对不同分辨率视频做相应预处理，导致跟踪性能不佳.针对核相关滤波算法存在的缺陷，提出了一种多分辨率、融合多种特征信息和自适应调整跟踪框的相关滤波跟踪算法.该算法融合方向梯度直方图特征、颜色属性特征和灰度特征，提高了对目标的表征能力，并利用主成分分析技术降维保证算法效率；计算尺度滤波器与尺度金字塔的响应得分，自适应确定跟踪框的最佳尺寸；提出多分辨率多分段预处理策略，对不同视频分辨率的跟踪目标进行尺寸缩放.实验结果表明，本算法在OTB2015数据集上的一次通过评估的精确度和成功率分别比核相关滤波算法提高了6.3%和10.3%,跟踪速度达到了38.16 FPS,满足实时性要求，而且跟踪精度和鲁棒性均优于其它8种主流算法.

  2022年04期 v.36;No.154 337-346页 [查看摘要][在线阅读][下载 1032K]
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• 单幅图像去雾的多步融合自适应特征注意网络

  张嘉伟;刘晓晨;赵东花;王晨光;申冲;唐军;刘俊;

  雾天天气严重影响了人类户外活动的进行，学术界针对图像去雾的计算机视觉任务已经进行了广泛研究，但仍然面临着诸如真实雾图像去雾能力有限等严峻挑战.为此，提出了一种基于多步融合的端到端自适应特征注意网络.其中的自适应特征注意模块可以自适应扩展接收域，获取空间中的关键结构信息，提取更复杂的特征.此外，考虑到网络中获取的低层次和高层次特征之间缺乏连接，还完成了多步融合模块，该模块能使网络中不同层次的特征在图像恢复过程中有效互补.另外，通过减少网络参数，优化后的网络结构使得其所需的计算资源也大幅度减少.对于具有真实雾霾的Dense-Haze和NH-HAZE数据集，该方法得到了较高的峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM),分别为16.23 dB, 0.521 3和21.38 dB, 0.714 4;同时，其实际视觉效果也优于其他所选先进技术.

  2022年04期 v.36;No.154 347-352页 [查看摘要][在线阅读][下载 573K]
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• 工业热炉膛内热辐射场分析及反演重建

  禹健;刘鑫;安永泉;

  针对工业热炉炉膛内燃烧火焰高温多维非均匀湍流介质的热辐射特性，研究其分布机理与解算方法.基于CFD数据代表的空间栅格进行网格定位，根据其中气体组分的辐射机制得到栅格辐射强度；通过计算虚拟射线踪迹上的流场气动热辐射强度，推衍出探测视场内非均匀介质组分多波段炉膛热辐射场计算模型.提出弱表层马尔可夫模型，将热辐射场计算结果作为初始条件和参数确定依据，基于多帧炉膛红外探测图像，迭代反衍直至矢量平均余弦相似度小于阈值，从而复原重建炉膛热辐射场，形成高温非均匀流场热辐射特性分析体系.

  2022年04期 v.36;No.154 353-360页 [查看摘要][在线阅读][下载 1140K]
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通信技术

• 利用特征模式分析抑制蝶形缝隙天线系统的带外耦合

  李晓瑜;赵泽宇;裴立力;李莉;韩国瑞;

  采用特征模式分析方法对中心频率分别为1 GHz(带内)和2 GHz(带外)的双蝶形缝隙天线系统进行了带外互耦抑制.在对天线进行特征模式分析的基础上，分别给出天线的带内耦合模式和带外耦合模式.通过在蝶形缝隙上加载容性负载，抑制了天线的带外耦合模式，同时保留了带内耦合模式.仿真和测试结果表明，天线在加载容性负载后，在2 GHz的带外耦合降低了大约24.5 dB,而对于1 GHz的S参数和远场辐射方向图，在加载负载前后变化不大，保留了天线的带内性能.此外，采用同样的方法对线性排列和二维排列的三单元蝶形缝隙天线系统进行了带外互耦抑制，仿真结果表明，天线加载容性负载后，在2 GHz的带外互耦降低了至少18 dB.

  2022年04期 v.36;No.154 361-368页 [查看摘要][在线阅读][下载 1197K]
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