2021年, 第40卷, 第06期　
刊出日期：2021-12-15

  

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  联合改进STA/LTA与MLoG算子的微震P波到时自动拾取方法

  王议迎, 丁仁伟, 李建平, 赵俐红, 赵硕, 张硕伟

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 1-10. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.001

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  在非常规低渗油气藏开发过程中,微震P波震相到时的精确拾取是实时监测诱导水力压裂动态变化的一项关键技术。然而,传统的STA/LTA震相拾取方法存在低效率、低精度等问题。为提高低信噪比微震事件到时拾取的准确性和分辨率,提出一种联合改进型STA/LTA算法和MLoG算子的微震P波震相到时自动拾取方法。先通过MLoG算子对微震数据进行滤波处理,以提高信号的信噪比;再利用改进的特征函数计算STA/LTA拾取微震P波到时。模拟数据和实际数据的验算结果表明,本方法不仅可实现低信噪比微震数据P波到时的自动拾取,而且所拾取的P波到时精度高、鲁棒性强。
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  欧洲地区GPS站速度估计及地壳运动分析

  李国伟, 周茂盛

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 11-19. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.002

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  利用GAMIT/GLOBK 10.7获取欧洲约70个GPS站2011—2016年的高精度坐标时间序列。利用奇异谱分析(SSA)和最小二乘拟合相结合进行站速度估计,并将估计结果与最小二乘谱分析估计值及SONEL站速度对比,在此基础上对欧洲地壳运动规律进行分析。结果显示:站速度估计的中误差平均值均小于0.45 mm/yr,优于常规最小二乘谱分析估计精度,说明在一定程度上避免了周期和噪声项的影响;与SONEL站速度平均差值小于0.6 mm/yr,外附精度较好;水平方向,欧洲大部分地区以约20 mm/yr的速度向西北方向运动;垂直方向,北纬45°以南的欧洲地区呈下沉的趋势,且大部分区域运动速度小于5 mm/yr,北纬45°以北则呈上升趋势,且上升速度随纬度的增高而增大,靠近北极圈的部分地区的上升速度达20 mm/yr。
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  利用重心基准的激光跟踪三维测边网平差

  刘硕, 刘光博, 刘尚国

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 20-27. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.003

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  针对激光跟踪三维测边网平差中起算数据不足引起的秩亏问题,引入重心基准约束条件进行参数求解。以Leica AT930型激光跟踪仪为例,在试验场内构建了高精度三维测边网,利用公共点转换模型求取各测站点的近似坐标。然后利用重心基准理论,引入附加约束矩阵,较好地解决了测边网中秩亏自由网平差的问题。实验表明,该模型在10 m测量范围内,测站点、控制点点位精度平均值优于0.1 mm,平差后点坐标反算距离与测距值偏差可控制在10μm以内,有效消除了激光跟踪仪测角误差对点位精度的影响。
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  直线导轨渐进感应淬火过程多物理场耦合分析

  肖慈超, 贺连芳, 李辉平

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 28-36. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.004

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  基于ANSYS软件构建了直线导轨渐进感应淬火过程的三维有限元模型,并对感应淬火过程进行了"电-磁-热-机"及相变过程的多物理场耦合分析。通过自主开发的用户子程序,基于非等温JMA方程计算导轨表面在感应加热过程中生成的奥氏体体积分数;基于K-M模型计算冷却过程中生成的马氏体体积分数;基于相变初应变模型计算感应淬火过程中由相变引起的初应变和相变塑性。根据数值模拟结果,得到了优化设计的导轨感应淬火工艺参数,并将数值模拟结果与实验结果进行对比,结果表明:组织场数值模拟的结果与实验结果吻合较好,优化后的感应淬火工艺参数具有较高的可行性。研究结果可为直线导轨感应淬火工艺参数的设计提供一定的理论依据和较好的技术指导。
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  一种盐螺旋菌耐盐耐碱蛋白酶的分离纯化及性质研究

  闫函, 许真真, 李静, 刘建国

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 37-42. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.005

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  耐盐耐碱蛋白酶是目前高盐食品加工行业最紧缺的酶类,而嗜盐嗜碱菌是筛选此类蛋白酶较为理想的来源。本研究采用硫酸铵沉淀法和凝胶过滤层析法对碱湖来源盐螺旋菌分泌的蛋白酶进行分离纯化,并对其性质进行表征。结果表明,经分离提纯后,蛋白酶的纯度为98.6%,比酶活为3 962.2 U/mg。该蛋白酶的最适反应条件为50℃和pH 9.0,且该酶在30～90℃、pH 7.0～13.0范围内能保持70%以上的活性。此外,该蛋白酶在4.0 M氯化钠溶液中能保持90%的活性。有机溶剂二甲基甲酰胺、苯、甲醇、乙醇、丙酮和正己烷对该酶的活性有促进作用或无影响。这是对盐螺旋菌来源蛋白酶的首次报道。
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  气凝胶毡对锂离子电池热失控传播的阻隔有效性分析

  伊笑莹, 李泽锟, 刘全义, 魏超越, 刘涛

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 43-51. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.006

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  为了提高锂离子电池在航空运输中的安全性,开展10 mm及1 mm气凝胶毡对荷电量(state of charge, SOC)为100%及30%的锂离子电池热失控传播的阻隔有效性研究。结果显示,100 W功率加热棒作用下,10 mm及1 mm气凝胶毡均可以有效地阻隔锂离子电池热失控的传播,实验过程中仅被加热棒直接加热的电池发生热失控。被10 mm气凝胶毡阻隔的100%SOC及30%SOC电池的最高温度分别为73和52℃,最高热流量分别为5.09和1.95 W;而被1 mm气凝胶毡阻隔的100%SOC及30%SOC电池的最高温度分别为148和133℃,最高热流量分别为43.31和16.02 W。说明10 mm气凝胶毡具有较好的阻隔热失控传播作用,相邻电池温度处于安全范围;而尽管1 mm气凝胶毡也有效阻隔了热失控的传播,但相邻电池温度已达到热失控链式反应温度,电池内部发生了不可逆反应。
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  空心硫掺杂二氧化钛对大蒜废水的可见光催化降解

  金玉芹, 迟宝荣, 吕金, 周广柱

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 52-60. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.007

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  大蒜废水中大蒜素的杀菌作用使其难以进行生化处理,本研究提出利用可见光催化技术降解大蒜素,提高大蒜废水的可生化性。以十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠为表面活性剂,采用溶胶-凝胶法制备了一种新型硫掺杂二氧化钛纳米光催化材料并采用XRD、UV-vis、SEM、TEM、FTIR、EDS和BET进行表征。制备的光催化材料呈空心球状结构,比表面积为29.97 m²·g^-1,具有良好的表面反应活性。GC-MS对大蒜素降解产物分析表明,在可见光照射下,大蒜素杀菌成分被破坏,氧化分解成小分子物质。这种低成本清洁处理技术为大蒜废水的治理提供了新方向。
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  基于文本信息补充的图像描述模型

  花嵘, 仪秀龙, 郑杜磊, 王志余

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 61-68. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.008

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  基于encoder-decoder的深度神经网络在图像描述任务中获得了很好的表现,LSTM解决梯度消失的良好能力使其成为解码器的主流。LSTM的门控机制较好地解决了RNN的长期依赖问题,但该机制对信息的筛选导致信息缺失,使得LSTM隐藏单元表达能力不足,出现LSTM输入信息缺失、预测信息不充分问题。为解决这两个问题,提出两种基于文本信息补充的图像描述模型:输入信息补充(IIS)模型通过信息提取函数提取更多的文本信息作为输入,解决LSTM输入信息缺失问题;输出信息补充(OIS)模型通过信息提取函数提取多个时间步的隐藏单元信息进行预测,解决LSTM预测信息不充分问题。实验证明,在AI CHALLENGER测试集中,两种模型均显著地提高了各项评价指标。
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  一类二阶半线性微分方程的振动性

  罗红英, 俞元洪

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 69-75. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.009

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  运用Riccati变换,针对α>β和β≥α两种情况研究了一类二阶半线性微分方程的振动性,得到该方程振动的充分条件。
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  一种基于空洞卷积组合的轻量级语义分割方法

  张晓庆, 刘伟科

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 76-84. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.010

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  编-解码结构的卷积神经网络是近年来出现的一类高准确率的图像语义分割方法,但是参数量大、对算力要求高的特点,束缚了其在无人驾驶、道路监控、遥感分类以及移动端物体检测等算力有限、实时性强的领域中的应用。针对以上问题,首先设计空洞卷积组合模块—NG-APC模块,通过规范空洞率,在扩大感受野的同时解决空洞卷积中的栅格问题;再利用NG-APC模块结合深度可分离卷积搭建编码-解码结构的NA-U-Net。最后利用该网络,提出一种基于空洞卷积组合的轻量级语义分割方法,在保持较高的分割准确率的同时大幅降低卷积模型的参数量和计算量。通过在公开数据集Cityscapes上进行实验,并与经典的FCN-8s、U-Net以及轻量级的ESP-Netv2、Refine Net-LW、LiteSeg进行对比,验证本方法的有效性。
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  基于双忆阻混沌电路的分析及应用

  袁延超, 袁方, 李玉霞

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 85-97. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.011

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  设计了一个磁控忆阻器仿真器和一个有源荷控忆阻器仿真器,并基于这两种忆阻器设计了一个新的五维混沌电路系统。对系统进行动力学特性分析,包括平衡点集的求解、稳定性、分岔图、Lyapunov指数谱、共存分岔及多稳定性。结果表明,当参数变化时,系统存在单周期、倍周期及混沌态。特别地,当取不同的初值时,系统出现共存混沌吸引子、共存倍周期和共存单周期的现象。通过分析随初值变化的Lyapunov指数谱与分岔图,表明系统具有多稳定性。对混沌电路进行Multisim电路仿真,仿真结果与Matlab数值仿真一致。此外,用实际器件搭建了硬件电路,该电路结构简单、易于制作,实验结果验证了数值仿真与电路仿真的正确性。最后,基于双忆阻混沌硬件电路实现,设计了一个随机信号发生器。该系统具有良好的初值灵敏性,可以与加密算法相结合,应用在信息加密和保密通信领域。
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  含有积分测量和时滞的T-S模糊系统的H_∞故障诊断

  孔旭, 封学欣, 王友清

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 98-109. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.012

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  针对含有积分测量和时滞的T-S模糊系统,设计了一种对系统中存在的执行器故障和传感器故障进行估计的方法。首先,将传感器故障与状态合并为扩维状态向量,在构建H_∞观测器估计扩维状态的同时估计执行器故障,其中传感器故障通过对状态的估计来得到;然后,通过设置李雅普诺夫函数并求解线性矩阵不等式,求得H_∞观测器的相关参数矩阵,最终使系统满足H_∞稳定;最后通过数值仿真,说明H_∞观测器对系统状态、执行器故障和传感器故障有着很好的估计能力,验证了该方法的有效性和准确性。
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  具有时变时滞的离散时间随机非线性系统的有限时间稳定性分析

  刘西奎, 王继秋, 李艳, 庄继晶

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 110-120. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.013

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  工业系统经常因为受到随机噪声、时滞和非线性因素的影响而不稳定,而使动态系统在有限时间内达到稳定是极其重要的。通过构造包含幂函数项的李雅普诺夫泛函,使用前向差分,得到具有时变时滞的离散时间随机非线性系统稳定的判据。利用线性矩阵不等式给出系统有限时间稳定的充分条件,保证系统的轨迹在给定的时间段内不会超出预定的范围。同时,解决具有时滞的标称离散时间随机系统的有限时间稳定问题,给出该系统有限时间稳定的充分条件。最后,通过两个数值例子阐明结果的有效性。
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  基于卷积神经网络的轴承故障诊断研究

  徐卫鹏, 徐冰

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2021, 40(06): 121-128. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.06.014

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  针对复杂工况下的采煤机摇臂轴承故障诊断,以经典AlexNet为基础,为适应一维时域信号,采用滑窗法,以滑窗长度150 ms,移动步长120 ms构建样本,建立一种由池化层和多级交替卷积层组成的轴承故障诊断模型1CNN,可完成原始输入信号特征的自适应提取,并通过全连接层分类识别轴承故障。为验证1CNN模型故障诊断率,利用机械综合故障试验台对MG650/1750-WD采煤机摇臂轴承6008-2Z内圈、外圈、滚子不同形态及大小的故障测试试验,得到振动信号的时域频谱。通过1CNN模型直接读取振动信号时域数据的故障识别试验,结果表明:1CNN模型算法识别准确率达到99.6%,是一种有效的采煤机截割系统轴承故障诊断技术。