- 李焰;程洋;姚万鹏;蒋涛;
开发了基于PXIe总线技术的电化学噪声测试系统。系统通过NI PCIe板卡实现上位机电脑与PXIe机箱的通信，并利用两个高精度数字万用表板卡实现电流噪声和电位噪声信号的测量。在LabVIEW编程环境中开发了图形化测控、分析软件，实现电化学噪声的采集、存储和分析。经X80管线钢点蚀行为实验验证，该系统能准确捕捉到金属的点蚀信号，追踪点蚀萌生发展过程。在确保高精度的前提下具有高通量、扩展性好、稳定性高、操作简便等优点。
2022年11期 v.41;No.321 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 2429K] [下载次数：288 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 饶永超;王树立;黄俊尧;李立军;赵书华;周诗岽;
在277.15～281.15 K和4～5 MPa工况内进行了氧化石墨烯(GO)与鼠李糖脂复配体系下CO_2水合物生成特性实验，建立了该体系下CO_2水合物生成的逸度模型，以Matlab进行了程序设计和计算，并与实验结果进行了比较。结果表明，在GO与鼠李糖脂复配体系下，CO_2水合物生成速度增大，相平衡压力降低，诱导时间和生成时间缩短，耗气量增大。最佳复配浓度为0.005%GO+0.05%鼠李糖脂，与纯水0.005%GO体系相比，水合物的生成时间分别缩短60.36%和39.18%,相平衡压力降低18.9%和12.7%,耗气量提高13.35%和4.04%。以逸度模型为基础结合改进的PR状态方程，采用UNIFAC基团贡献法测定各组分活度，并根据促进剂对饱和蒸气压、摩尔体积等相关参数的影响进行修正。
2022年11期 v.41;No.321 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2469K] [下载次数：279 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ] - 郑代福;周田;曾志平;黄衍堂;许灿华;
为提高光学元件缺陷检测的效率和准确率，提出了一种基于偏振成像与卷积神经网络算法相结合的光学元件缺陷检测方法。通过分焦平面偏振相机与暗场成像方法相结合，降低高光现象对成像质量的影响，实现了结构紧凑、实时测量、成像质量高的光学元件成像光路；同时引入LeNet-5卷积神经网络进行光学元件缺陷识别，通过采用线性修正单元、多尺度卷积和卷积通道拓展等优化方法，减小网络过拟合、提高网络缺陷识别能力。经试验对比，改进型LeNet-5识别算法不需要对偏振图像进行预处理，对光学元件缺陷的识别准确率可达96.7%,并且运行速度和内存占用相比SqueezeNet网络模型存在明显优势。
2022年11期 v.41;No.321 13-17+22页 [查看摘要][在线阅读][下载 2135K] [下载次数：228 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ] - 韩涛;姚维;
针对传统振荡检测方法在处理非线性关系时准确率低的问题，提出了一种增强慢特征分析算法。在离线建模阶段，该算法对传统慢特征分析方法的权重系数进行解析来识别非线性信号，并采用神经网络拟合非线性信号，将拟合结果作为增强特征纳入原信号，从而将非线性关系转变为线性关系。在线检测阶段，根据正常数据的变化速率设定检测阈值，将超过该阈值的样本判定为振荡。设计仿真实验对提出算法进行验证；与传统方法相比，误报率平均降低0.625%,检测精度平均提高36.7%。结果表明，该算法不仅实现了非线性信号的自动识别与拟合，完成系统的线性化，同时能有效提升模型对非线性系统的振荡检测能力。
2022年11期 v.41;No.321 18-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 2068K] [下载次数：82 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 张贺;刘营营;卢媛;崔玉晓;翟利芳;
以类芬顿技术为背景，设计了一项涉及环境功能材料制备、结构表征、性能测试和机理探究等内容的探索型实验。该实验合成高度有序介孔CoO_x/CeO_2复合材料，用于活化过一硫酸盐降解染料模拟废水，并采用TEM、XRD、BET和XPS技术对该催化剂进行表征，选用ESR技术对反应机理进行初步探究。结果表明，介孔CeO_2表面钴氧化物的负载极大增强了催化剂的类芬顿催化降解活性。在近中性、催化剂投加量0.6 g/L、PMS投加量0.3 g/L条件下，15%(质量百分数) CoO_x/CeO_2可以在3 min内实现对罗丹明B的完全降解。依据ESR谱图，可以初步确定SO■、·OH和~1O_2是CoO_x/CeO_2活化PMS降解RhB过程的主要活性氧物种。
2022年11期 v.41;No.321 23-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 2178K] [下载次数：209 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 汤国生;修孝微;王明婷;常旺贤;
针对乙醇偶合制备C4烯烃的影响因素问题，建立了多元线性回归模型、灰色预测模型和优化模型，分析了催化剂组合乙醇转化率、C4烯烃的选择性与温度的关系，解决了不同催化剂组合及温度对乙醇转化率以及C4烯烃选择性大小的影响以及或反应温度变化与乙醇加入速度对C4烯烃收率的影响等问题。通过微元分析法、改进粒子群算法和最小二乘法等建立数学模型，并调用Matlab软件中的函数计算、微分方程计算模块和Simulink仿真等模块结合编程实验得出温度与乙醇转化率及C4烯烃选择性成正相关；Co/SiO_2和HAP质量比越高、乙醇加入速度越快和温度越高，对乙醇转化率和C4烯烃选择性影响越大；或反应温度变化与乙醇加入速度成反比时C4烯烃收率增加。
2022年11期 v.41;No.321 28-32+75页 [查看摘要][在线阅读][下载 2064K] [下载次数：759 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ] - 张鑫;牟龙华;徐志宇;
针对电力系统暂态信号检测问题提出一种基于压缩感知理论的电网故障谐波检测方法。根据故障暂态谐波信号特征，利用傅里叶变换证明故障谐波信号在频域符合稀疏条件；设计基于Gram矩阵的优化测量矩阵，提取谐波信号的有效信息；采用稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)算法，在信号稀疏度未知的情况下准确重构故障谐波信号；研制可实现故障数据压缩感知故障录波仪。实验与仿真分析表明，该方法能够准确提取出故障信号的完整信息，具有良好的故障暂态谐波信号检测效果，不仅可用于高校继电保护实验教学，还可向电力行业进行推广。
2022年11期 v.41;No.321 33-38+56页 [查看摘要][在线阅读][下载 2377K] [下载次数：212 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 沈华;李继强;谢海涛;谌刚;张明武;
针对已有组密钥分发方案中的安全隐患，基于对称二元多项式提出一种无需可信第三方的具有前向安全性的组密钥分发方案。方案中，组内每对用户利用对称二元多项式的特征协商出一个对称密钥，实现组密钥的安全分发。每个用户维护一张通信记录表用于更新用户间的对称密钥，实现组密钥分发的前向安全性。针对方案的正确性、安全性和性能优势，给出了详细的证明和仿真实验分析。
2022年11期 v.41;No.321 39-44+123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1949K] [下载次数：125 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 黄瑞;汪铭磊;吴启超;徐一丹;俞小莉;
针对电池在恒温箱实验条件和实际应用情况差异的问题，搭建了典型换热环境下的电池实验装置，测试电池充放电过程中老化数据，探究不同换热环境下的电池性能变化规律。结果表明：恒温箱方案下，在30℃以下时电池放电倍率越高放电容量越大，30℃以上时则反之；而液体浸没式方案下，电池始终为放电倍率越大放电容量越小。在不同充电倍率下，电池的充电电流均是低温环境先于高温环境，恒温箱方案先于液体浸没式方案；此外液体浸没式方案下电池的循环老化衰减速率整体高于恒温箱方案下的表达速率。两种不同换热环境下，电池性能测试结果可以为电池热管理系统的设计提供参考。
2022年11期 v.41;No.321 45-48+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 2015K] [下载次数：176 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ] - 邵成健;徐永福;杨同帅;付苗;
为了研究尺寸效应和加载速率对EPS泡沫力学性能的影响，在不同加载速率下，用液压伺服试验机对边长分别为50、100、200 mm的EPS泡沫立方体试块进行单轴压缩试验：取得了不同尺寸、不同加载速率下EPS泡沫的压缩应力—应变曲线；分析了试样尺寸、加载速率对EPS泡沫屈服强度、弹性模量等力学性质的影响。结果表明：EPS泡沫在单轴压缩情况下其应力—应变曲线经历3个阶段(线弹性阶段、塑性屈服平台阶段、硬化阶段);同一尺寸的EPS泡沫其屈服强度随加载速率的增加而不断增大，而初始弹性模量受加载速率影响较小；当加载速率不变时，EPS泡沫的屈服强度和初始弹性模量均随尺寸增加而增加。
2022年11期 v.41;No.321 49-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1555K] [下载次数：351 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 谷苗苗;李姣;周爱东;
以梧桐叶为碳源，利用燃烧法合成了具有蓝色荧光的碳量子点(CQDs)溶液，碳量子点中含有羧基、羟基等亲水基团，其在水溶液中有很好的稳定性和分散性。碳量子点在Fe(Ⅲ)离子存在下聚集，导致荧光强度降低，进而利用铁离子对碳量子点的荧光猝灭效果，建立一种简单、快速检测铁离子含量的方法。比较了常见的16种金属离子(K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)、Ba~(2+)、Zn~(2+)、Cr~(3+)、Mn~(2+)、Fe~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)、Ag~+)对CQDs的荧光猝灭作用，根据实验可以得出Fe~(3+)对CQDs的荧光猝灭作用最为明显；在最优条件实验下，Fe~(3+)浓度在2.5～100μmol/L范围内与CQDs的荧光猝灭呈良好的线性关系。该方法已应用于实际水样中Fe~(3+)的检测。
2022年11期 v.41;No.321 53-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1785K] [下载次数：933 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：3 ] - 丁晓军;赵涛;马琴;刘锋;虎鑫;
开关磁阻电动机（Switch Reluctance Motor,SRM）由于铁芯磁通的高饱和、绕组磁链的非线性，致使其组成的开关磁阻电动机调速系统（Switch Reluctance Drive,SRD）建模困难。针对该问题，提出了一种运用Ansoft Maxwell2D和Matlab/Simulink建立SRD调速系统非线性模型的方法。首先，在给定的SRM结构尺寸下，利用Ansoft Maxwell 2D得到静态场下SRD的磁链、电磁转矩数据，并将其导入Matlab，在Simulink里建立SRD的非线性模型。其次，在既定控制策略下，建立了SRD调速系统的仿真模型。仿真结果表明该建模方法的合理性和有效性，为分析和设计SRD调速系统提供了一种新方法。
2022年11期 v.41;No.321 57-61+89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1867K] [下载次数：248 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：2 ] - 孙建;
针对水下图像浑浊以及色彩失真的问题，提出了一种基于多尺度融合GAN水下视频图像增强方案，该方案主要包括生成网络和判别网络。在生成网络中，将特征融合与跳级连接引入到生成器结构中，提升网络利用上下层之间信息的能力，确保了生成图像保留更多的细节。此外，还通过对每个块进行差别的判别，实现了局部图像特征的提取和表征。通过在公开数据集EUVP和RUIE进行的定性和定量实验，发现本文方法在PSNR、SSIM、UISM、UICM、UIConM和UIQM等评价指标方面明显优于现有的水下图像增强方法，表明所提方法在水下图像数据集上应用的良好性能。
2022年11期 v.41;No.321 62-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1761K] [下载次数：361 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：5 ]
- 黄继业;刘鑫;董哲康;
针对FPGA图像处理算法快速验证问题，设计了基于FPGA云的实时图像处理在线验证平台。平台基于具有FPGA计算加速功能的云服务器搭建，包括硬件逻辑架构和软件驱动框架。其中，前者由图像虚拟捕获模块、图像虚拟输出模块及基于DVP协议的虚拟用户接口构成；后者以OPAE架构为基础，实现用户应用与FPGA逻辑数据交互。该平台以FPGA云服务器上用户图片或视频为激励，图像虚拟捕获模块捕获激励数据，通过虚拟DVP接口发送至用户图像处理模块，处理结果经虚拟DVP接口、图像虚拟输出模块后由软件驱动读取、整合并实时回传，像素时钟100 MHz。经彩色图像高斯滤波在线实验验证，该平台在简化传统验证模式外设架构的同时，能够快速验证用户自定义图像算法模块，提高了图像算法的原型验证效率。
2022年11期 v.41;No.321 66-70+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2503K] [下载次数：410 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：3 ] - 陈农田;满永政;袁浩;董俊杰;宁威峰;李俊辉;
为了实现通用航空飞行安全精准智慧监管，以通用航空飞行员驾驶舱异常行为图像和视频数据为基础，设计了通用航空飞行员异常行为检测预警系统。该系统采用高精度摄像头实现通用航空器驾驶舱飞行员行为动作图像和视频捕获，结合改进的YOLOv3深度学习算法开展飞行员异常行为识别检测并建立声音和灯光告警触发机制，实现飞行员异常行为检测预警可视化。通过树莓派将预警信息上传云端，同步实现图像和视频数据实时存储及可追溯性。经实验测试验证，驾驶舱中飞行员抽烟行为检测准确率达88%、打电话行为检测准确率达92%,表明该系统能稳定且有效实现面向通用航空运行安全的飞行员异常行为检测预警，为下一步开展通用航空器机载原型系统适航工程验证奠定基础。
2022年11期 v.41;No.321 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1594K] [下载次数：387 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 吴高建;陆蓉儿;张勇;张炳林;陈津江;
基于液晶空间光调制器，探索了傅里叶全息成像及偏振光场调控的新方法。实验包括Matlab GUI仿真和光路搭建测试两部分，通过可视化界面设计参数并模拟计算全息图，再利用单个空间光调制器加载全息图，有选择性地针对入射光的偏振方向调控光波相位。结合光场的矢量特性，从理论和实验探索了傅里叶全息成像原理以及不同入射光偏振化方向下的全息成像规律，从而实现偏振复用的特殊全息光学成像功能。相较于传统的光学全息成像实验，这一基于空间光调制器的偏振全息成像系统具有结构简单、操作方便和成像速度快的优点。
2022年11期 v.41;No.321 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2047K] [下载次数：206 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：7 ] - 李帅远;卢高明;洪开荣;周建军;杨延栋;
为了研究常温和高温条件下岩石对微波的吸收能力，根据同轴传输/反射法测试原理设计了一套变温岩石介电特性测试装置。该装置主要包括矢量网络分析仪、加热测温系统、测试平台、测试校准件和软件系统。该装置通过加热系统实现20～600℃范围隧道施工中岩石样本加热，以控制矢量网络分析仪测量被测材料的反射参数，结合定制的算法分析处理，得到材料介电常数，磁导率，损耗角正切。采用该装置对隧道施工中花岗岩、砂岩和玄武岩3种常见岩石进行了测试，并对测试结果进行了分析。应用结果表明：玄武岩介电特性明显优于红砂岩和花岗岩，玄武岩地层施工更适合采用微波辅助破岩。915和2 450 MHz频率下介电特性测试对测量结果基本无影响。该装置功能丰富，可用于开展隧道施工区间岩样介电特性测试，为筛选良好微波吸收性能路段提供试验平台。
2022年11期 v.41;No.321 81-84+99页 [查看摘要][在线阅读][下载 2073K] [下载次数：197 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：4 ] - 严庆增;赵天润;肖浪涛;赵仁德;
设计并搭建了一种模块化三相三电平低压光伏逆变器实验平台。实验平台包含断路器模块、直流母线电容模块、L滤波器模块、传感器模块、DSP控制板模块、三相逆变桥模块和隔离电源模块。光伏逆变器直流侧连接实验室建筑顶部的小型光伏阵列，交流电网通过变压器降压，能够保证实验过程的安全性。该实验平台能够完成电网电压锁相(PLL)、三电平空间电压矢量调制(SVPWM)、并网、最大功率跟踪(MPPT)等实验。
2022年11期 v.41;No.321 85-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2572K] [下载次数：367 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：6 ] - 楚朋志;肖雄子彦;陈江平;徐季旻;熊振华;
设计开发了从硬件资源到软件架构的一体化人工智能实践平台。通过SLURM调度系统和多框架多数据集环境为学生快速入门人工智能实践提供支持与保障；通过完善指导手册、开发图形化操作界面优化开发流程，提升用户友好性和操作便捷性；通过制定平台使用规范，促进竞赛管理和项目研究。利用软硬结合技术，该平台可在最小化成本的基础上，加速科研科创成果产出。近2年来，平台已支撑发表数十篇顶刊论文并助力学生组队参加教育部官方赛事并荣获十余次冠军奖项。
2022年11期 v.41;No.321 90-93+144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1672K] [下载次数：360 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：5 ] - 张建兵;周煜;王孝平;郝雯娟;
针对RoboMaster竞技赛规则，设计一款具有自主识别与定位视觉系统的移动机器人，用于识别敌方机器人特定目标，从而实现精确定位与打击。系统采用基于C++语言的OpenCV相关算法，运算平台搭建多线程任务并发执行框架来提高系统运算效率，对识别目标的视觉元素、颜色特征及目标形态进行循环二值化阈值滤波算法，获得目标的精确特征参数；使用PnP目标解算方法对特征信息定位的准确性和实时性进行优化，定位数据经串口通信发送给STM32控制系统处理。这些措施有效地提高了比赛中对敌方机器人的特定目标识别定位的精确性与实时性。实验结果表明，采用综合二值化滤波算法的定位技术有效提高了匹配精度，满足了移动机器人快速识别与定位的需求。
2022年11期 v.41;No.321 94-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1902K] [下载次数：648 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：3 ] - 姚燕;庄泽澍;詹祎;王鹏云;
应用深度学习技术设计了一套应用于机械臂末端的智能化可换装机械手，提高了机械臂智能化程度。采用的方法是利用图像识别子系统对工件进行识别，构建卷积神经网络对目标工件训练集进行训练，并对工程中实际拍摄的图片进行识别。图像识别子系统通过无线串口模块与控制机械手的单片机通信，根据单片机传来的请求控制摄像头拍摄并将识别结果回传到单片机中。通过训练测试表明，基于计算机视觉技术和自动控制技术，实现了机械手对不同工件的自主识别、自动更换操作的智能控制，更加适合机械臂的控制需求。
2022年11期 v.41;No.321 100-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1678K] [下载次数：390 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：4 ]
- 林苏斌;高旻;张丽萍;
在分析反激变换器共模噪声传输机理分析基础上，推导了反激变压器共模端口有效电容的数学模型；建立了基于电磁场仿真软件的反激变压器共模特性评估模型，搭建了基于网络分析仪的反激变压器共模特性演示和评估平台以及基于信号发生器、示波器的简易实验测试方法。包含噪声传输机理分析、电磁场有限元仿真建模、实验测试验证的实际工程案例分析，培养学生解决复杂工程问题的能力，为电磁兼容原理与设计课程中电磁干扰噪声的分析、诊断与抑制提供了实验教学条件支撑。
2022年11期 v.41;No.321 104-108+144页 [查看摘要][在线阅读][下载 2240K] [下载次数：448 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：4 ] - 朱明晓;陈继明;孟庆伟;董磊;
空间电荷会畸变固体电介质内的电场分布，进而加速绝缘材料的老化与击穿过程。由于空间电荷输运涉及电荷注入、迁移、入陷与脱陷等复杂微观过程，相关知识比较抽象，学生难以理解。为此开展相关课程的实践教学，建立固体电介质空间电荷分布实验与仿真平台。该平台基于电声脉冲法搭建，由高压直流电源、高压脉冲电源、空间电荷测量模块与数据采集系统组成；仿真平台基于双极性载流子输运模型，考虑了电荷的注入、传输、入陷、脱陷、复合与抽出等微观物理过程。通过实验与仿真的结合，能直观展示空间电荷分布特征；可针对电荷注入与输运等微观过程进行分析，强化学生对高电压技术相关知识的理解，提高学生自主创新和工程实践的能力。
2022年11期 v.41;No.321 109-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1785K] [下载次数：347 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：7 ] - 靳舵;张厚升;李家琪;蒋俊杰;王傲;
为实现电动汽车能量稳定高效地回馈给智能电网，三相逆变器控制策略的研究仍是当前研究的热点。提出改进的基于dq坐标系下的前馈解耦双闭环控制策略，使系统在单位功率因数下工作，减小并网过程中电流的冲击和谐波，改善控制效果。基于三相静止坐标系和两相旋转坐标系，分别建立三相逆变器的数学模型，在电压、电流双闭环控制的基础上，在电流环中引入电流前馈解耦。建立Simulink仿真模型，分析逆变过程开关器件的脉冲信号、直流侧电压、交流侧电压与电流、谐波等，验证了所提控制策略的可行性和有效性。
2022年11期 v.41;No.321 114-118+217页 [查看摘要][在线阅读][下载 1889K] [下载次数：1327 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：3 ] - 丁园;徐启;计龙龙;易辉;俞辉;薄翠梅;
以化工反应精馏过程为对象，将Unity3D技术、Matlab和工业操作系统相结合，采用动稳结合方式模拟典型高危化工生产流程，以“模+感+控+智”为架构开发了反应精馏过程控制虚拟仿真系统，包含三维虚拟仿真、实验模型和数据交互等模块，解决危险工艺难以开展过程控制实验和综合实践教学难题，为过程控制课程教学和控制算法研究提供了更接近实际的平台，有利于提升学生工程设计能力和创新实践能力。
2022年11期 v.41;No.321 119-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 2034K] [下载次数：566 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：7 ] - 王建新;肖超恩;张磊;孙猛;韩英;许弘可;
在当前复杂国际环境和我国高科技发展受打压背景下，提高数字系统设计仿真工具的自主化显得尤为重要。针对操作系统和CPU国产化替代趋势下实验教学缺少相关FPGA仿真工具的问题，提出基于国产操作系统和国产CPU的Verilog集成开发工具设计方案，采用Gambas实现系统整体框架，利用Plugin插件技术实现对Icarus Verilog、GTKWave、yosys的集成，能在FPGA数字逻辑设计层面实现Verilog代码的编写、错误检查、编译、仿真、综合等功能。实验结果表明，该仿真工具能够在FT2000+银河麒麟、龙芯3A4000+UOS、国产X86平台+各类国产操作系统上流畅运行；以一个4 bit计数器为例进行实验测试，其仿真输出结果正确，执行效率高，适合于轻量级科研仿真以及实验教学场景，实现了在FPGA仿真实验教学过程中对ModelSim功能的部分替代。
2022年11期 v.41;No.321 124-128+180页 [查看摘要][在线阅读][下载 2163K] [下载次数：308 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：5 ] - 黄弢;汪迪;万晨晖;马瑞启;许洋;
为适应新时代工业机器人实验教学的蓬勃发展，设计了一种基于Bullet物理引擎的机器人仿真实验平台。该平台使用Bullet作为仿真引擎，具备运动学解算、碰撞检测与轨迹可视化的功能，使用Lua脚本作为主逻辑控制语言，调用仿真引擎功能函数。使用基于数据流的节点图作为主实验交互平台，将计算模块和通信模块封装为功能节点，通过图形连接定义运算逻辑。应用实例表明，该平台功能完善，可扩展性强，兼具脚本语言的灵活性与图形化语言的便捷性，适用于机器人的多种实验场景。
2022年11期 v.41;No.321 129-133+149页 [查看摘要][在线阅读][下载 2260K] [下载次数：288 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：3 ] - 周命端;姬旭;李博艺;鲍宏伟;马博泓;
塔机是建筑行业用于提高施工效率的重要起重机械，属于特种设备。鉴于当前建筑塔机安全监控系统尚未使用GNSS传感器或仅利用GNSS伪距观测量的低精度监控服务技术，难以满足建筑塔机精准监控的需求，提出一种利用GNSS载波相位观测量的高精度监控服务技术，给出基于GNSS的高精度监控模型与方法流程。基于Visual Studio 2010平台，利用C#编程语言，研发了一种基于GNSS的建筑塔机安全监控装置与云端系统(GNSS＿TCMS)。实验结果表明：GNSS＿TCMS安全监控平面精度小于2 cm、臂水平长度精度小于2 cm、高程精度小于4 cm。本文算法可为建筑塔机精准监控提供一种高精度实时智能算法，研制的系统可用作建筑塔机安全监控云端在线精细化管理平台。
2022年11期 v.41;No.321 134-139+149页 [查看摘要][在线阅读][下载 2176K] [下载次数：150 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：4 ] - 李雪;陶曾杰;雷琳;
通信原理课程涉及载波、调制、解调、频谱提取、频谱混叠等概念，在模拟和数字通信系统教学中，教师通常采用一维信号在时域和频域的变换过程讲解通信原理。由于缺乏三维直观性展示材料，学生常常难以深刻理解信号频谱结构组成、调制解调等过程。三维重建技术中的傅里叶变换轮廓术(FTP)是通信、光学领域交叉联系的重要技术。该方法只需一幅单一频率的条纹图(载波信号)就可解调出物体三维面形。在通信原理课程理论教学中以案例分析方式引入FTP,对学生理解调制、解调概念大有益处。通过将课外扩展性研究与社会热点三维重建技术结合，使课堂讨论活起来，满足课程“两性一度”的要求。在实验教学中引导学生编写Matlab仿真代码，锻炼学生自主应用能力。
2022年11期 v.41;No.321 140-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 2221K] [下载次数：323 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：3 ] - 冉洁;司宾强;袁立敏;刘子雄;罗东琦;朱纪洪;
相比于单一雷达或通信系统雷达通信一体化，由于其共用硬件资源，具有高度集成化、小型化、频谱利用率高等优点成为当前研究热点。为解决当前雷达通信一体化信号在低信噪比环境下通信性能较差问题，提出将软扩频(TSS)技术应用于雷达通信一体化信号的设计中。通过RS序列对通信信息进行TSS编码，将扩频后的信息通过BPSK的方式调制LFM信号，形成具有通信和探测功能的TSS-BPSK-LFM一体化信号。仿真结果表明，在误码率为10~(-3)条件下，TSS-BPSK-LFM信号比DSSS-BPSK-LFM信号的提高了约2 dB。
2022年11期 v.41;No.321 145-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 2188K] [下载次数：236 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：4 ]
- 李慧;谢林鸿;王桂荣;魏建平;
为了培养建筑能源物联网复合型人才，基于Niagara物联网技术开发了多源分布式建筑能源物联网实验平台。该平台将太阳能辅助空气源热泵系统、微燃机冷热电三联供系统和地源热泵系统集成在一起，实现统一管理。感知层包括传感器、执行器、现场设备控制板等；网络层包括JACE 8000网络控制器、智能IO模块、智能网关，通信协议包括ZigBee协议、Modbus协议、TCP/IP等；应用层为基于Niagara 4.0开发的多源分布式建筑能源物联网管理平台。该实验平台将传感技术、控制技术、物联网技术与建筑能源系统有机结合，为创新型、复合型学生培养提供了良好的综合实践平台，也为建筑能源物联网科学研究提供了高水平研究平台。
2022年11期 v.41;No.321 181-184+188页 [查看摘要][在线阅读][下载 2040K] [下载次数：322 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 祝磊;凌翠翠;李小芳;张建强;薛庆忠;
结合当前环境材料的研究热点，将科研实验“仿生仙人掌状CoNi-OH/SSM分离膜的制备及其油水分离性能”转化为研究型教学实验项目。采用简单的水热法制备了CoNi-OH/SSM分离膜，用扫描电子显微镜、紫外分光光度计、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪等对材料进行了结构和性能的表征，研究了材料对油水混合物的分离性能。该实验不仅能够提高学生的实践动手能力及实验操作技能，更有助于激发学生的创新思维和创新热情。
2022年11期 v.41;No.321 185-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 1809K] [下载次数：192 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 陈留刚;姬海鹏;
为提高材料学专业本科生结构功能一体化的材料设计意识和固体废弃物资源再生利用的能力，设计了一项利用固体废弃物再生制备高值耐火材料并探讨其抗侵蚀性的综合教学实验——含KAlSi_2O_6核壳结构的煤矸石材料颗粒的制备、表征与抗侵蚀性评价。将煤矸石通过固相反应制备含KAlSi_2O_6核壳结构的煤矸石材料颗粒，采用压柱法研究该核壳结构材料抗锂电池正极材料的侵蚀性能。实验过程涵盖原料处理、高温制备、化学组成与显微结构分析以及使用性能评价。该实验设计可培养材料学专业学生以解决实际问题为导向的科研思想，形成绿色发展理念并与材料学研究融合，提高学生利用固体废弃物资源进行再生利用、高值利用的能力。
2022年11期 v.41;No.321 189-193页 [查看摘要][在线阅读][下载 1809K] [下载次数：158 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 陈云华;张海波;邓立志;夏春兰;
对物理化学实验课中的电化学实验内容进行改革，设计了一个综合研究型电化学实验。实验采用循环伏安法在金属表面合成聚苯胺膜，探讨合成条件的影响；通过测量其电化学性质，分析聚苯胺的可应用性。通过该实验的实践，使学生更全面地掌握电化学知识和相关电化学测试技术，培养学生的综合科研能力。
2022年11期 v.41;No.321 194-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 1910K] [下载次数：356 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：6 ] - 张立立;邓庆绪;鲍玉斌;周纲;
以智慧农业系统为对象，建设了鱼菜共生虚拟情景实训系统。通过全过程的学习与完整的实训小故事，抛砖引玉，引发学生对智慧农业系统的探索与创新。采用启发式、项目型教学方法，设计包括基础知识学习、鱼菜共生系统搭建、无线网络系统构建、嵌入式系统编程和智慧系统运行调试多个实验环节。采用C和python两种编程语言实现，学生可根据自己的理解和想象力，基于虚拟环境下完成扩展实验内容，并且能够根据自身能力，丰富系统功能，充分展示学生的创新思维和学习能力。实验结果表明，学生对虚拟环境和实验环节兴趣浓厚，能够熟练掌握实验操作流程、设备编程应用及系统运行调试等技能，增强了解决实际问题的能力。
2022年11期 v.41;No.321 200-203+237页 [查看摘要][在线阅读][下载 1922K] [下载次数：900 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：18 ] |[阅读次数：4 ] - 王俊;陈俊杰;刘胜;
针对传统嵌入式系统设计在教学方案中往往缺少人工智能方面的教学内容，未能很好地与当今社会科技发展相适应等问题，设计了一个基于Jetson Nano的遗留物检测人工智能嵌入式教学实践系统。以理论知识学习、嵌入式开发板环境搭建、YOLOv5网络训练、OpenCV图像处理、遗留物检测算法设计等多个教学模块进行层次递进式教学，让学生对课堂更有参与感，增强了学生课堂学习的积极性，培养了学生动手实践能力与团队协作精神。这种实践与理论相结合的方式取得了良好的教学改进效果。
2022年11期 v.41;No.321 204-207+232页 [查看摘要][在线阅读][下载 1731K] [下载次数：505 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：2 ] - 肖雄子彦;陈江平;仝月荣;楚朋志;
“产教融合、校企联动”对创新型人才培养有着重要意义，而线上线下相结合的混合式教学方法也为课程改革提供了新思路。学生创新中心作为国家首批双创建设示范基地，积极引入产业优质教学资源与实践案例，基于CANVAS、雨课堂、华为云实践平台多种信息化手段，对人工智能实践课程进行了混合式教学改革。通过学情分析，提出了基于产教融合创新设计的循环混合式教学方法，构建了多元化评价体系，更好地满足差异化教学需求。依托项目式学习与“课赛结合”，充分激发学生主观能动性与创新活力，促进多学科交叉融合。改革成果获第二届全国高校混合式教学设计创新大赛特等奖、产学合作专项奖，构建了具有推广价值的课程改革模式。
2022年11期 v.41;No.321 208-212+252页 [查看摘要][在线阅读][下载 1934K] [下载次数：2122 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：44 ] |[阅读次数：7 ] - 辜敏;孙立森;张晋芬;刘永梅;戴维林;
设计了一个综合化学实验——Ag_3PO_4/g-C_3N_4光催化剂的制备、催化性能分析及表征研究。通过光催化剂的合成、活性与稳定性测试及结构表征，使学生了解可见光催化这一化学前沿领域，提高学生对已学知识融会贯通的能力，提升学生学习化学的兴趣。该实验综合了材料合成和表征、仪器操作和数据分析能力的培养，并融入课程思政元素，对于学生创新实践能力的培养有促进作用，可适用于高年级综合化学实验。
2022年11期 v.41;No.321 213-217页 [查看摘要][在线阅读][下载 1861K] [下载次数：517 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：6 ] - 贾征;喻兵;王芷茁;于永治;牛建平;邵一川;
以全国大学生焊接大赛为例，采用课程教学-大赛实验-探索分析-创新能力培养的教学方法，将全国大学生焊接大赛与金属焊接性专业实验进行深度融合。介绍了铜铝材料的焊接方法，并对焊接试件进行了性能测试与分析。教学结果表明，深度融合不仅将优秀教学资源高效整合，使教学更生动，而且可让学生深入理解金属焊接性相关知识点，增强学生学习专业知识的浓厚兴趣，提高学生的创新能力和科研探索能力。
2022年11期 v.41;No.321 218-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 1930K] [下载次数：166 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：4 ] - 王立国;郑雪梅;刘丽;
为实现自动控制理论非线性教学中理论分析与实验验证的结合，以哈尔滨工业大学-伊顿工程实践教育中心为依托，建立了传递函数模型、Nyquist稳定性分析与实验测试相结合的数字孪生教学体系。以直流电动机电枢电流振荡为背景，突出电动机实体与虚拟模型之间的双向数据流动控制，据此建立实时数据监测→传递函数推导→电枢参数评估→饱和非线性预测→振荡电流实测→非线性控制分析的数字孪生教学模式。电动机虚拟建模机理分析与电枢电流振荡测试相互印证，有效增强了非线性理论教学的直观性，获得学生好评。
2022年11期 v.41;No.321 223-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 2175K] [下载次数：176 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：5 ] - 孟二超;孙建林;黄瑛;
结合LiFePO_4正极材料电化学特性，设计了石墨烯@银协同提升LiFePO_4储锂性能的综合性实验教学案例。实验采用溶剂热法制备LiFePO_4纳米颗粒，将其与石墨烯和硝酸银均匀混合，并在氮气下经热处理后制备出LiFePO_4/石墨烯@银正极材料。采用XRD、FESEM、TEM、XPS、锂电测试系统和电化学工作站等对产物进行结构表征、性能测试及评价。结果表明，石墨烯@银在LiFePO_4纳米颗粒间形成的三维导电网络增强了电子传导和锂离子传输，进而提升LiFePO_4储锂性能。
2022年11期 v.41;No.321 228-232页 [查看摘要][在线阅读][下载 2146K] [下载次数：192 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 印尤强;杨维东;唐勇;黄柏炎;
利用虚拟现实(VR)、三维(3D)、人工智能(AI)等技术，突破时空限制，以典型的海洋哺乳动物中华白海豚为例，系统构建了海洋哺乳动物起源与演化、形态特征、行为习性、野外调查、搁浅救助等为主要内容的虚拟仿真实验项目。有效解决了教学成本高、实验风险大和海洋哺乳动物不易观察等瓶颈问题，拓展了动物生物学实验教学范围，构建了更为完整的动物生物学知识体系。实践表明，项目的应用提升了实验教学质量与效果，加强了学生对海洋哺乳动物类群尤其濒危海洋哺乳动物的了解与关注，提高了学生的综合实践与创新能力。
2022年11期 v.41;No.321 233-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 1747K] [下载次数：365 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：5 ] - 高晓新;王志;程秋冉;陆凯锐;杨溢;
以甲醇制备工艺为研究对象，以提高大学生数字化工程实践能力为目标，从甲醇合成和精制工艺过程分析与优化、PDMS设计到仿真操作多方面、多层次培养学生数字化工程实践能力进行了探索。该教学过程提高了专业知识水平，培养了三维软件应用能力，提升实践操作的专业技能。通过多层次、递进式教学模式，丰富了学生的理论知识，提高了学生实践操作能力，培养了学生的创新思维意识，有效提高解决复杂工程实践能力。
2022年11期 v.41;No.321 238-241+252页 [查看摘要][在线阅读][下载 2112K] [下载次数：316 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：2 ] - 高一波;
构建课程思政教学评价指标体系是新时代背景下推动课程思政建设持续改进、螺旋式上升的重要手段，也是全面实施课程思政教学的保障措施和衡量标准。以陕西10所地方本科高校25名专业课教师作为访谈对象，运用扎根理论研究方法，对课程思政教学评价指标体系进行质性构建。通过开放式、轴心式和选择性3级编码，归纳和提取出涵盖5个1级指标、15个2级指标和50个3级指标在内的地方本科高校课程思政教学评价指标体系，并通过专家评价法确定了各个评价指标的权重，同时通过指标体系的满意度调查和应用分析检验了指标体系的有效性、稳定性和可接受性。结果表明，该指标体系具有较好的适用性和可靠性，能够客观、准确评价地方本科高校课程思政教学质量和水平。
2022年11期 v.41;No.321 242-248页 [查看摘要][在线阅读][下载 1440K] [下载次数：2969 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：47 ] |[阅读次数：2 ] - 俞钰峰;程蒙蒙;
为帮助学生深刻理解频率选择表面的基本原理及物理意义，提出将电磁场仿真软件HFSS和电路仿真软件ADS应用到频率选择表面的专题教学中，将复杂抽象的电磁理论转化为可视化的图形演示，提高了学生的学习兴趣，进而提升了教学效果。以十字形带阻FSS单元为例，采用HFSS以及ADS软件对十字形带阻FSS单元及其等效电路进行了仿真分析，直观地演示电流分布及传输系数示意图等，探究了金属条长度与等效电感的关系及其对传输系数的影响。这种结合实践的教学方式有效地促进了学生对频率选择表面的理解和掌握，学生们也得到了科研入门培训。
2022年11期 v.41;No.321 249-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 1765K] [下载次数：601 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：3 ] - 钱敏;陆元成;高阳;朱江转;
电子技术实验课程传统教学存在的问题包括：在万能电路板上焊接电路，元件多，易出错，教学效率较低；在插件板上插接封装好的元器件，内容简单，受益较浅，课程质量欠佳。另外，学生多，元件多，问题多，教师难做到周到的指导与客观评价。针对这些问题，研发了智能化电子技术实验教学系统，学生在软件引导下，根据电路图选择元器件，在硬件电路板上进行焊接；通过软件调试、检测元器件引脚的电压波形和数值，并与参考电压值进行比对，如软件检测到电路节点处的电压错误，则提示存在问题，学生根据提示检查电路，重新调试检测。该实验教学系统成功地将智能化电子技术应用到实验教学的关键技术中，实现了智慧教学、数字教学、自主学习、质量保证、评价客观。
2022年11期 v.41;No.321 253-255+261页 [查看摘要][在线阅读][下载 1486K] [下载次数：309 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：2 ] - 刘婷婷;孙建林;何新波;章林;
结合学科研究热点，设计了镀TiC石墨纤维/Al基复合材料制备与性能研究综合性实验。实验通过盐浴镀覆TiC对石墨纤维进行表面改性，在纤维表面形成均匀的TiC镀层，以改善石墨纤维与Al基体的界面结合状况，从而提高复合材料的各项性能。采用真空热压工艺制备石墨纤维/Al基复合材料，利用扫描电镜、X射线衍射仪、激光热物理性能仪、热膨胀仪、电子万能试验机等，对石墨纤维及其复合材料的显微组织结构、界面结合特性、热物理性能与抗弯强度进行检测和分析。实验能够加深学生对复合材料界面组织结构与性能之间关系的理解，并且有助于培养学生综合实践能力及科研创新意识。
2022年11期 v.41;No.321 256-261页 [查看摘要][在线阅读][下载 2154K] [下载次数：238 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 贾莉;马锴果;徐金荣;赵浩;朱志伟;
针对光谱法实验传统教学模式存在的以验证性实验为主、实验内容缺乏多样化与趣味性、成绩评定忽略实验过程等问题，结合教学需求，根据学生的层次和能力，将自制荧光光度计及应用拓展、实际样品测定的探究型实验模块引入荧光光谱法实验教学。此模块与经典实验内容相结合，采用分层次、分阶段教学的模式进行。利用北京大学教学网作为学习平台，通过开展线上线下混合式实验教学，为拓展实验模块的顺利开展创造了条件，并取得了良好的教学效果。
2022年11期 v.41;No.321 262-265+303页 [查看摘要][在线阅读][下载 1820K] [下载次数：273 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ] - 吴映霞;陈笑霞;孙彩云;何祖勇;张楚英;张雁;
流式细胞术是一种功能强大的先进生物检测分析技术，在生物医学等研究中发挥着重要的作用。许多高校都购置了流式细胞仪，但在本科教学中应用却很少，仅专业技术人员或者研究生能够操作。为了让本科生有机会学习和掌握流式细胞术，在生物科学综合实验课程中增加流式细胞术的理论知识、实验与仪器操作、结果分析等内容，用流式细胞仪来检测细胞的转染效率，并与传统的倒置荧光显微镜检测方法进行比较。将流式细胞术引入本科实验教学，不仅普及了流式细胞术知识，丰富了实验教学内容，使本科生了解前沿研究方法与技术，而且培养他们的科研创新思维和分析能力，同时也提高流式细胞仪等大型精密仪器的使用率。
2022年11期 v.41;No.321 266-269+281页 [查看摘要][在线阅读][下载 2143K] [下载次数：578 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：4 ]