实验技术与管理

特约专栏——实验技术工程应用

  • 地铁车站火灾全尺寸实验设计与工程实践

    钟茂华;程辉航;陈俊沣;韩玉珍;

    全尺寸实验能够获取实体车站火灾过程中的烟气扩散特征参数,为研究烟气扩散理论和防排烟设计提供了重要的数据支撑。随着地铁车站规模扩大、结构日趋复杂、客流量激增,车站火灾的防排烟控制和大客流疏散设计难度增大,运用全尺寸实验方法支撑地铁火灾防控技术和保障地铁火灾安全具有重大理论和实践价值。该文通过总结已开展的一系列全尺寸实验经验,提出了地铁车站火灾全尺寸实验设计方法,并介绍了全尺寸火灾实验在实体地铁工程的站厅、站台、车站隧道和设备区的火灾安全优化中的应用案例。

    2022年09期 v.39;No.313 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1505K]
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实验技术与方法

  • 超级微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定小麦中13种元素

    陈青;孙莹璐;孙爽;肖湘女;刘君;江永亨;韩玉刚;李鹰;张丽娜;

    目前对于小麦籽粒的消解大多数采用微波和湿法等常规方法,关于超级微波消解小麦籽粒的研究尚未报道。为了寻求一种更高效测定小麦中Mg、P、K、Ca、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Sr、Mo、Ba和Pb共13种元素含量的方法,选择超级微波进行小麦籽粒样品消解,优化了消解体系的酸度,并将其与湿法消解、微波消解两种方法进行比较,发现超级微波消解法加酸量较少,消解时间更短且操作较为简便。结果表明,超级微波消解-ICP-MS法标准曲线线性关系良好,相关系数(R2)均大于0.999 8,线性范围宽,方法检出限范围为0.001 80~3.11 mg/kg,加标回收率范围为80.94%~109.95%,精密度在2.37%~4.95%。可靠性试验结果表明,超级微波消解-ICP-MS法测定值与标准参考值偏差小于7.71%,研究为小麦籽粒样品元素分析工作提供了一种安全、高效、准确的支撑方法。

    2022年09期 v.39;No.313 9-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1194K]
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  • 静态箱/气相色谱法监测农田温室气体排放研究

    吕凤莲;杨学云;赵冉;单晓玲;王九军;郑伟;张树兰;

    农田温室气体减排是减缓全球变暖的一个重要举措,因此对气体排放通量的准确观测至关重要。静态箱/气相色谱法是测量土壤温室气体较为常用的方法,该研究通过比较气体样品在不同存储装置内存储不同时间对样品中CO_2、CH_4和N_2O浓度的影响,根据测试结果对气体样品采集和存储过程进行优化,确保样品数据的准确性。室内测试结果显示,若采样后气体样品在当天内测定,CO_2、CH_4和N_2O浓度在气袋和注射器中变化均较小,随着存储时间的延长气袋中样品浓度的稳定性更高;另外,气体浓度变化大小与存储装置内外气体的浓度差有关,表现为样品浓度较高的气体随着存储时间的延长变化也较大。利用该研究中优化的气体浓度分析流程和方法,开展农田小麦/玉米轮作体系有机无机肥配施下温室气体排放的观测研究,获得不同比例有机肥配施化肥处理下的N_2O排放量和作物产量,并得出该区有机肥氮替代75%化肥氮是保证作物产量和减少农田N_2O排放的最佳比例。

    2022年09期 v.39;No.313 15-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1670K]
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  • 厨余垃圾合成生物塑料(PHA)综合研究型实验设计

    徐恒;李懿南;习佳兴;郑明霞;卜庆伟;王春荣;王启宝;

    围绕当前我国厨余垃圾分类和“限塑令”两个政策热点,设计了厨余垃圾合成生物塑料(PHA)综合研究型实验。该实验针对厨余垃圾低温热水解制备液态碳源和利用碳源合成PHA两个过程,开展影响因素考察和性能优化研究。实验结果表明,当厨余垃圾自然储存1d时,利用低温热水解制备的碳源中COD约为80 g/L,其中有机酸总浓度达到16 g/L,乳酸和丙酸为有机酸的主要成分;液态碳源中乳酸含量越高,污泥中合成PHA产量越高,当乳酸含量为40%时,PHA含量达到34.9%。该实验以直观、生动的方式引导学生开展厨余垃圾收集、储存和转化利用等连贯实验操作,有助于培养学生对厨余垃圾资源化这一复杂环境工程问题的分析与解决能力。

    2022年09期 v.39;No.313 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1623K]
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  • 碱激发镁渣胶凝特性实验设计

    路广军;韩晋钢;马志斌;

    该文设计了一种碱激发镁渣胶凝特性研究实验。实验涉及镁渣原材料分析、碱激发剂配制方法、碱激发剂与镁渣混合样品制备、碱激发镁渣胶凝材料的养护和性能表征测试等方面。以炼镁企业排放自冷渣为原料,采用单一和复合碱激发方式对镁渣进行处理,分析反应过程中水化产物、水化程度及影响镁渣胶凝特性的因素。结果表明,单一碱激发剂对提高镁渣胶凝活性的效果较差,养护28 d最高强度为3.0 MPa;利用水玻璃复合激发剂对镁渣激发,其胶凝活性有明显的提高,养护28d最高强度为26.1MPa。通过该实验,可使学生了解研究固废镁渣的高值化利用方法,培养学生对固废资源化高效利用的创新能力。

    2022年09期 v.39;No.313 31-36+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1777K]
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  • 类胡萝卜素对萝卜芽苗菜生长及抗氧化能力的实验研究

    李明慧;姚晓芹;韩超;董丽君;王亚光;楚建周;

    用β-胡萝卜素和玉米黄质对萝卜芽苗菜进行处理,得出了不同类胡萝卜素种类和浓度对萝卜芽苗菜下胚轴长度和抗氧化能力的影响。结果表明:与对照相比,β-胡萝卜素和玉米黄质处理均能促进芽苗菜下胚轴长度的增长,降低芽苗菜贮藏后丙二醛(MDA)含量和超氧阴离子(O_2·~–)生成速率,并且适宜浓度可有效提高芽苗菜贮藏后的抗氧化酶(POD、SOD)活性以及DPPH自由基清除能力。在β-胡萝卜素和玉米黄质处理中,5 mg/L的β-胡萝卜素或20mg/L的玉米黄质处理下萝卜芽苗菜的下胚轴最长;和对照组相比,贮藏后萝卜芽苗菜中O_2·~–生成速率和MDA含量在5~10 mg/L的β-胡萝卜素和10~20 mg/L的玉米黄质处理下较低;40 mg/L的β-胡萝卜素和20~40mg/L的玉米黄质处理下的萝卜芽苗菜在贮藏后具有较高的POD、SOD活性以及DPPH自由基清除能力。综合分析表明,与β-胡萝卜素处理相比,玉米黄质处理可以使萝卜芽苗菜具有较低的MDA含量和较高的POD活性,更有利于维持芽苗菜的贮藏品质,延缓腐烂的发生。

    2022年09期 v.39;No.313 37-41+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1553K]
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  • 截顶型线圈无线电能传输系统优化研究

    向峰;张汶卓;马建波;陈柳宁;张飞扬;

    在无线电能传输系统中,互感作为评估收发线圈间耦合程度的指标,其大小直接影响到系统的传输功率。通过探究系统中互感、接收线圈内径和传输距离的关系,提出了截顶型螺旋线圈的优化结构,用于改善系统的传输性能。首先通过对基于LCC补偿方式的电路建模分析,证明了互感对系统输出功率的影响;其次推导了两线圈间的互感表达式;再次探究了互感与系统各参数之间的关系,完成了对截顶型接收线圈的优化设计;最后经过有限元仿真验证,截顶型线圈系统具有更高的互感,较柱形线圈系统提高了10.74%,较圆形线圈系统提高了31.77%,且对于小幅度的轴向偏移,截顶型线圈系统表现出更优的抗偏移能力。

    2022年09期 v.39;No.313 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2063K]
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  • 选区激光熔化金属增材制造实验质量控制

    刘婷婷;章林;

    金属增材制造是一项战略性智能制造前沿技术,具有传统制造工艺不可比拟的巨大优势,在众多高技术领域有着广阔的应用前景。但是金属增材制造工艺复杂,制造过程中的各个环节都会直接影响到最终结果的质量和可靠性。为了提高和保证金属增材制造科研实验质量,基于选区激光熔化(SLM)技术工艺原理及流程,进行了金属增材制造实验质量控制探究。结合最新发布的相关国家标准以及实践经验,建立了实用的标准化SLM实验流程及操作规范。同时,通过分析影响SLM金属增材制造实验质量的主要因素,构建了关键因素的质量控制方法,从而为实现金属增材制造实验质量的有效控制及提升提供重要保障。

    2022年09期 v.39;No.313 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1267K]
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  • 熔融金属/熔渣-氧化物高温润湿行为实验研究

    高茗;于浩;成国光;张延玲;

    熔融金属/熔渣-氧化物之间的高温润湿行为对于解析其高温界面现象十分重要。该文设计了一系列熔融金属/熔渣-Al_2O_3/MgO的接触角测量实验,包括样品的制备、实验重现性和稳定接触角的获得,将熔融金属/熔渣-氧化物的高温润湿行为可视化,并分析了其影响因素。结果表明:实验获得的接触角重现性较好,可用于进行熔融金属/熔渣与各类氧化物之间接触角的测量,且熔融金属材质、熔渣成分、温度等均是影响二者之间接触角的重要因素。熔渣-Al_2O_3/MgO之间的高温润湿性较好,1600℃时的接触角均在15°以下,远小于90°;而熔融铁液-Al_2O_3之间不润湿,接触角为130.03°,远大于90°。

    2022年09期 v.39;No.313 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1804K]
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  • 基于Faster R-CNN的颌面部囊肿识别综合实验设计

    王文卿;张春丽;张纪乾;刘涵;李余兴;

    为了让学生更深入地掌握机器学习知识和Python语言程序设计,该文采用Faster R-CNN技术设计了颌面部囊肿目标识别系统综合实验,旨在辅助医生对患者病情的诊断。利用Python语言,在Faster R-CNN算法基础上,编写颌面部囊肿目标识别系统,实现颌面部囊肿图像预处理、特征提取、特征选择和网络模型参数训练,识别单幅计算机断层扫描图像的颌面部囊肿并可视化输出。该实验不仅可以帮助学生综合应用图像处理与机器学习知识,更好地理解和利用Faster R-CNN来进行目标识别的基本原理和方法,还能使学生更深入、熟练地掌握Python程序设计语言,提高学生的科研素质和动手实践能力。

    2022年09期 v.39;No.313 59-63+131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K]
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  • 面向小目标检测的机器视觉实验项目改进设计

    杨哲;卜子渝;

    目标检测是计算机视觉实践课程中重要的实验项目,尤其是小目标检测是该领域的难点。针对实验中常用的SSD模型存在的小目标检测能力不足等问题,提出采用特征图融合的方法改进特征金字塔的结构。在不改变特征图通道数的前提下,对底层特征图通过上采样和卷积操作,增强细节信息的表征能力,构成新的特征金字塔进行训练和预测。在VOC数据集上的测试结果表明:相较于SSD模型,改进模型对不同大小目标的检测精度都有提升,小目标的检测精度提升一倍以上,并且改善了SSD模型存在的漏检和误检问题。通过模型的优化和对比,加深了学生对目标检测原理的理解,提高了学生解决实际问题的能力,促进了计算机视觉实践课程的建设。

    2022年09期 v.39;No.313 64-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1652K]
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  • 基于混凝土细观数值实验的自愈合微胶囊受力状态统计特征分析

    沈璐;洪鹤轩;蔡浚璟;

    自愈合混凝土中微胶囊的分布具有随机性,叠加混凝土的非均质特性,使得微胶囊的受力状态具有统计学特征。针对混凝土中微胶囊受力状态实测不便的问题,采用混凝土细观数值实验的方法,通过PFC2D颗粒流离散元软件建立混凝土细观数值模型,根据宏观物理实验获得的应力应变曲线标定细观参数,进而开展混凝土细观数值实验。通过混凝土细观数值试件砂浆颗粒之间的接触力来分析微胶囊力学状态的统计特征,实验结果表明:法向接触拉力和压力的平均值分别为12.24和6.36 mN;标准差为23.07和25.57 mN;75%的法向接触拉力和压力分别位于10.09和11.90 mN以下,90%的法向接触拉力和压力分别位于20.42和24.51 mN以下,这与微胶囊受力状态的实测数据基本吻合。基于混凝土细观数值实验来分析自愈合微胶囊受力状态的方法具备应用前景,作为实测方法的补充,为微胶囊在混凝土中受力状态的获取及跨尺度研究提供了有效路径。

    2022年09期 v.39;No.313 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1940K]
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  • 测定土壤有效性铁锰铜锌的影响因素及优化方法

    李小涵;党海燕;董昭芸;王星舒;高玉;王朝辉;石美;

    客观准确地测定土壤有效态微量元素含量对合理施肥和提高作物产量与品质具有重要意义。针对土壤有效态微量元素含量测定结果偏差较大的问题,该文研究了仪器燃烧参数设定和浸提剂pH对土壤有效铁锰铜锌含量的影响。结果表明:燃气流量与助燃气比例会显著影响测定结果,应根据仪器的型号及测定的元素种类调整燃气流量与助燃气比例,以获取较高的测定灵敏度。对于中性和碱性土壤,随着DTPA浸提液pH升高,浸提土壤有效铁、锰、铜和锌的能力下降,选用pH7.0的DTPA浸提液较为适合。随着DTPA浸提液pH升高,对酸性土壤的有效铁和铜浸提能力提高,有效锌变化不显著,有效锰显著下降。因此,酸性土壤的有效铁和铜适合的DTPA浸提液pH为7.3,而有效锰和锌的浸提液pH为7.0较适合。

    2022年09期 v.39;No.313 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1420K]
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虚拟仿真技术

  • 复杂多形态耦合碰撞事故分步仿真

    邹铁方;吴良伟;袁泉;

    针对“交通运输安全与法规”课程,提出一种基于分步思想的复杂多形态耦合事故仿真方法。先将复杂多形态耦合碰撞事故划分为多个只包含两个参与方的单一碰撞过程,并用单刚体模型仿真首次两个参与方的碰撞,将所得结果作为仿真下一碰撞的初始参数,依此类推并迭代优化完成所有单一碰撞过程的仿真;然后用多刚体模型替换单刚体模型,依据单刚体仿真结果再次仿真所有单一碰撞过程并迭代优化,确保仿真与真实事故中痕迹一致后,验证事故中人体损伤以保证仿真结果的可靠性。最后运用Pc-Crash仿真一例真实复杂多形态耦合事故来演示并验证所提分步仿真方法,结果显示:仿真中可较为简单地确保各事故参与方的运动轨迹、停止位置、人体损伤等信息与实际情况吻合,表明运用此方法可以高效仿真类似事故。

    2022年09期 v.39;No.313 81-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2083K]
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  • 基于Simulink的分布式光纤声波传感系统仿真实验

    尹教建;尹超凡;孙上饶;曹丹平;王文军;王玉斗;

    为将原理抽象、系统复杂的分布式光纤声波传感(DAS)系统引入物理实验教学,基于MATLAB/Simulink软件开发了DAS系统仿真实验。首先设计直接探测式DAS系统结构,然后给出激光器数学模型、分布式光纤背向瑞利散射数学模型、扰动施加数学模型和光电探测器数学模型,最后搭建Simulink仿真实验平台。基于开发的仿真实验,仿真了不同参数下的DAS系统特性,结果表明,随着激光器线宽和频移率的增加,探测信号中的噪声强度近似线性增大,在系统中加入光放大器能够提高探测信号的信噪比,克服光电探测器的噪声干扰。该仿真实验操作简单、现象直观,可以使学生直观地接触光纤传感的前沿技术,更好地理解DAS系统的工作原理与动态特性,激发学生的实验兴趣,提高其编程能力和分析应用能力。

    2022年09期 v.39;No.313 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2207K]
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  • 基于改进YOLOv5s的交通标志识别算法

    党宏社;党晨;张选德;

    交通标志的自动识别对汽车的安全行驶具有重要意义。针对现有交通标志识别算法存在识别精度低、速度慢的问题,该文提出了一种基于改进YOLOv5s的交通标志识别算法。引入MobileNetv3主干网络,将RFB模块与ECA-Net模块相结合,在不提高网络计算量的情况下,确保更大范围内聚焦有效特征;在特征融合中采用AFF模块,将注意力从同层融合扩展到跨层区域;采用Matrix NMS筛选候选框,以提升模型检测速度。在中国交通标志数据集CCTSDB上的验证结果表明,该算法识别精度为96%,速度为48帧/s,在多种环境下对目标的识别能力得到增强,可以满足交通标志实时识别的需要。

    2022年09期 v.39;No.313 97-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1879K]
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  • 基于GUI的计算机断层成像仿真系统的研究与实现

    陈宗桂;董晓军;管海辰;曾令容;张英俊;黄民江;

    “医学影像设备学”是医学影像技术专业的一门核心课程,在整个教学计划中,融合了多门课程的核心内容,具有承上启下的关键作用。但该门课程涉及的影像设备价格昂贵,绝大多数高校缺乏足够的资金购买以用于实验教学,导致计算机断层成像实验教学无法正常开展,限制了学生学习的积极性,虚拟仿真实验可以解决当前实验教学中出现的问题。因此,该文提出基于MATLAB的计算机断层成像系统,并设计图形用户界面(GUI),能以人机通信的方式实现对计算机断层成像的动态仿真。在实验教学过程中学生全程参与,这不仅有助于学生掌握计算机断层成像设备相关理论,还可以提高其动手操作能力。

    2022年09期 v.39;No.313 103-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1759K]
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  • 基于创新技术经济指标的电力系统柔性评估与优化调度

    王铮;万华;肖艳利;刘尚科;王晰源;

    该文提出一种新的技术经济指标来量化不同系统运行方式的柔性。所提柔性指标考虑了发电机组的一整套柔性技术特征,包括最小稳定发电水平、运行范围、最小运行/停运时间、向上/向下爬坡容量。各种技术特征对柔性的限制影响取决于为满足该限制而增加的系统运行成本。将计算出的柔性指标作为一个新的目标函数纳入日前多目标优化调度中。仿真结果表明:不同的柔性水平需求会改变最优发电调度,导致不同的系统运行成本。此外,还研究了两种新兴的柔性资源,即大容量储能和需求响应对系统柔性的影响。仿真结果表明:两种新兴的柔性资源能够以较低的成本提供系统所需的柔性水平。

    2022年09期 v.39;No.313 109-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1560K]
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仪器设备研制

  • 基于CPS架构的煤炭清洁洗选过程控制创新实验平台

    代伟;夏振兴;常俊林;李会军;杨春雨;

    该文基于信息物理系统(CPS)架构,设计并开发了煤炭清洁洗选过程控制创新实验平台,平台由煤炭清洁洗选过程虚拟信息系统和实时物理控制系统组成。实时物理控制系统依托代码生成技术,将控制算法由数字仿真环境快速部署至控制器中,缩短算法实现周期;煤炭清洁洗选过程虚拟信息系统基于虚拟现实技术开发,虚拟信息系统通过数据采集卡与控制系统通信。经各种先进控制算法验证可知,该平台支持复杂的煤炭清洁洗选过程,且操作简单,具有三维可视化监控效果,为培养工业智能化方向高层次人才提供了良好的实践创新环境。

    2022年09期 v.39;No.313 119-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 3642K]
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  • 基于软件的微型矢量网络分析仪的设计

    金伟正;黄奕博;陈政宇;韦棁;

    该文设计了一种基于软件控制的微型矢量网络分析仪,分析仪由信号产生和接收模块、混频模块、模数转换模块、数字信号处理模块、客户端显示模块和云端存储模块组成,包括前端信号采集处理硬件平台及客户端软件平台。仪器测量范围为10 KHz~1.5 GHz,可在10 kHz~300 MHz、300~900 MHz、900~1500 MHz三种不同工作频段进行分析处理,具有高度的灵活性和便携性,性能满足基本分析的需求,可用于基础科研和实验教学。

    2022年09期 v.39;No.313 127-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1871K]
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  • 自航试验船模通用控制系统设计与实现

    孙宁;李丽娜;郑茂;初秀民;

    该文在分析典型缩比船模实验需求的基础上,基于Arduino平台开发通用自航船模实验控制系统,设计多种航行模式以满足不同试验测试需求,通过制作两种典型缩比自航船模开展不同航行模式测试,获得翔实的试验数据,其中航向保持精度优于±2°,路径跟随精度优于0.8 m,证明该系统测试精度良好,可支撑开展航向保持、路径跟随、Z形实验等典型试验科目,其他试验数据表明该实验控制系统可满足不同船型多种自航试验的测试需求,具备普适性与实用性。

    2022年09期 v.39;No.313 132-139+145页 [查看摘要][在线阅读][下载 3113K]
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实验教学研究与改革

  • 能源转型背景下配电网弹性提升的仿真教学研究

    张亚超;丁志龙;谢仕炜;

    针对能源转型背景下极端自然灾害事件对配电网安全稳定运行的恶劣影响,以及传统实验教学的不足等问题,分析了基于时序划分的弹性电力系统各阶段特点,并在此基础上构建了综合性的弹性配电网仿真实验平台,设计了面向配网弹性提升的事前预防决策和多阶段协调优化决策等实验案例,探讨了该实验平台建设的教学用途及科研用途。该平台为研究配网弹性提升问题提供了实验研究支撑,促进了将理论知识与仿真实验相结合的教学模式革新,可满足本科生和研究生案例教学、实验探索以及科学研究的多层次需求。

    2022年09期 v.39;No.313 140-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1500K]
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  • 锆合金氧化膜微观组织演变相场模拟研究性实验设计

    崔国栋;张程菘;陈大志;赵毅;

    针对锆合金在反应堆中与高温水发生反应形成氧化膜的过程,设计了研究型实验“锆合金氧化膜微观组织演变相场模拟”,表征了锆合金氧化膜的微观结构,计算了自由能和界面能,建立了晶粒形成及演变的相场模型,最终实现了锆合金氧化膜微观组织演变的可视化。该实验通过Materials Studio和MATLAB两大软件平台进行热力学计算和相场模拟,适用于本科生研究型计算材料学实验教学,有助于培养学生的科研热情与创新意识。

    2022年09期 v.39;No.313 146-151+157页 [查看摘要][在线阅读][下载 2975K]
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  • 基于改进慢特征分析的CSTR故障诊断方法与实验平台

    邓晓刚;张学鹏;王平;

    针对传统慢特征分析(SFA)无法充分解析连续搅拌釜式反应器(CSTR)非线性特性问题,提出一种改进的慢特征分析故障诊断方法——随机傅里叶SFA(RFSFA),并开发了相应的仿真实验平台。该方法引入随机傅里叶映射技术实现过程变量的非线性变换,进而利用慢特征分析建立非线性统计监控模型。为了避免模型随机参数的影响,应用贝叶斯推理理论构建了集成学习模型。为验证该方法的有效性,设计了一个CSTR故障模拟与算法测试实验平台,包括正常工况模拟、故障工况模拟、故障检测等多个子系统。测试结果表明,RFSFA方法具有比传统SFA方法更好的故障检测性能,所开发的实验平台易于操作,开放性好,能够很好地验证算法的有效性。

    2022年09期 v.39;No.313 152-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 2038K]
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  • 基于线热源模型的岩土热导率测量探针研制

    张通;张延军;白林;

    基于线热源模型,研制了一种可应用于室内和原位实验的岩土热导率测量探针。通过数值模型模拟了探针的传热过程,结果表明探针整体轴向传热不明显,符合线热源模型假设。在设定的加热参数下,当测量时间大于40 s时,热导率计算精度满足要求。用室内制备黏性土样品测试探针性能的实验结果显示,探针测量岩土热导率准确,具有测量快速、操作方便等特点。该探针可应用于岩土原位测量实验和实习课程,有助于加深学生对线热源模型的理解,培养学生的创新能力。

    2022年09期 v.39;No.313 158-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1701K]
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  • 基于NI-cDAQ和LabVIEW的多场景微振动测试平台与教学应用

    张晓磊;冯世进;王旭超;吴晓峰;

    为满足多场景下微振动测试及实验教学需求,设计了基于NI-cDAQ和LabVIEW的多场景微振动实验平台,并将其应用于教学实践中。该实验平台精确度高、开放性强,可用于测量表面波速、桩基施工、高铁轨道、地铁车站、桥梁结构等多种复杂场景下的微振动,能有效测得x/y/z三向振动加速度时程、频谱等参数,为研究交通引起的微振动提供可靠数据。该平台的使用,显著提高了学生对微振动诱发、传播和控制等原理以及测量方法的理解程度,夯实了基础理论知识,锻炼了创新思维。

    2022年09期 v.39;No.313 162-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 2018K]
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  • 基于运动想象的脑-机接口案例教学实验设计

    张静娜;张晔;王倩楠;乔梁;王莉;桑林琼;李鹏岳;邱明国;

    采用案例教学法,将具有较高临床应用价值的基于运动想象的脑-机接口案例引入课堂,并根据课程内容将案例分解为四个子任务:生物医学信号预处理、生物医学信号谱估计、生物医学信号时频分析及生物医学信号模式识别。每个子任务与理论知识教学同步进行,且逐层递进。学生按步骤在实验课上完成设计实践,并在第二课堂以课外兴趣小组形式完成拓展创新。教学实践表明,基于运动想象的脑-机接口案例教学实验设计,能够使学生实现从理论知识到实践应用的自然过渡,有效调动学习热情、提高学习效果。

    2022年09期 v.39;No.313 168-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 2254K]
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  • 焊接接头局部腐蚀行为表征的综合实验设计

    李焰;姚万鹏;程洋;豆肖辉;李亚东;

    依托现有的教师科研项目,设计了研究焊接接头多尺度腐蚀行为的综合性实验。该实验针对焊接接头这一非均匀结构的局部腐蚀问题,以微电极阵列为纽带,联用三种电化学测试方法,从三个不同尺度获取电化学信息,并进而对局部腐蚀过程进行准确解析。经典电化学测试结果表明,X80钢焊接接头的各组成部分若孤立存在,在CO_2饱和的3%NaCl溶液环境中的腐蚀电流密度为WM<BM<FGHAZ<CGHAZ<ICHAZ,焊缝区应是最耐蚀的部位;而各部分耦合后,微电极阵列和微区电化学测试结果均表明,焊缝区始终作为主阳极加速腐蚀,母材区和热影响区则作为主阴极减缓腐蚀。在该文实验条件下,焊缝区是X80钢模拟焊接接头的薄弱环节。

    2022年09期 v.39;No.313 175-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1706K]
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  • 污泥基生物炭固定化微生物修复石油污染土壤教学实验

    张秀霞;任文海;丁明山;陈琼瑶;顾莹莹;刘春爽;刘其友;

    为了强化学生对固体废物资源化利用和石油污染土壤生物修复的理解,设置了污泥基生物炭固定化微生物修复石油污染土壤教学实验,旨在使学生掌握污泥基生物炭及其固定化微生物的制备方法、石油污染土壤修复方法及观测指标测定方法,学会数据分析和处理方法,提高解决实际问题能力和开展创新实验能力。该文研究了污泥基生物炭固定化微生物修复石油污染土壤过程中总石油烃、土壤理化性质、微生物数量、酶活性的变化,分析了各因素之间的关系和污染物质组成的变化。

    2022年09期 v.39;No.313 181-185+196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1388K]
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  • 三容水箱液位控制系统的间歇故障检测实验教学设计

    高明;周东华;张森;盛立;

    基于MATLAB软件和TTS20三容水箱系统,设计了闭环控制策略下的三容水箱泄漏故障检测实验。实验模拟三容水箱系统运行过程中可能出现的间歇泄漏故障,利用龙伯格观测器和滑动时间窗口,设计截断式残差以检测间歇故障的发生时刻与消失时刻。文章给出了具体实验步骤,实验结果验证了该实验教学设计的可行性与有效性。该实验有助于学生了解故障检测技术的前沿知识,提高科研工作热情。

    2022年09期 v.39;No.313 186-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K]
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  • 基于深度学习的机器人目标识别实验教学设计与改革

    赵地;杜玉红;丁振宇;谢广明;

    设计了一个自追踪摄像头云台控制机器人实验。文章从人体的检测定位及云台控制方面阐述了系统的设计思路,利用机器视觉技术得到了人体目标在视角中的坐标,又对舵机进行了目标控制。追踪目标的过程最终以Mobile Net-SSD网络模型为基础,通过深度可分离的整合设计,改善了现有整合网络的复杂参数问题,从而优化了网络结构。后期将引导学生从改进本实验模型结构和图像预处理等方面提高最终算法的检测速度、检测准确率、识别准确率等。该实验设计涉及学科较为综合,功能扩展性好,实用性强,是机器人教学、机器学习实践与嵌入式系统相融合的创新实验项目。

    2022年09期 v.39;No.313 191-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1360K]
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  • 基于碘介导可控自由基聚合精准制备聚甲基丙烯酸酯的综合实验设计

    肖龙强;邓称怀;侯琳熙;

    针对现有聚甲基丙烯酸酯精准合成技术存在金属催化剂残留及产品颜色化问题,设计了有机小分子催化的碘介导可控自由基聚合反应综合实验,合成了分子量精确可控、具有极窄分子量分布的聚合物。通过核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱考察了聚合反应动力学行为和所得聚合物的分子量及分量分散系数。并将所合成的聚合物作为大分子引发剂继续引发单体聚合,核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱结果证明了所得聚合物具有优异的端基活性。该实验涉及有机合成、高分子合成及反应动力学行为研究,对促进可控自由基聚合的学习及实验教学起到了很好的作用。

    2022年09期 v.39;No.313 197-201页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K]
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  • 实木板材的缺陷识别与优选排样虚拟仿真实验设计与应用

    周海燕;农春仕;刘英;李玉荣;杨雨图;倪超;吴斌;

    依托木材加工行业最新研究成果和虚拟仿真技术,以“高阶性、创新性、挑战度”为标准,建设了具有林业特色的自动化专业虚拟仿真实验项目。通过对虚拟仿真系统功能模块以及对实木板材的缺陷定位、识别、优选、排样等具体实验参数的设计,该实验教学项目能够引导学生通过探究式学习实现将理论知识向工程实践应用的转化,提高学生综合运用所学专业知识进行综合设计和工程应用的能力。

    2022年09期 v.39;No.313 202-206+240页 [查看摘要][在线阅读][下载 1824K]
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  • 硼簇-咔唑功能材料的制备与性能研究综合实验设计

    李军峰;陈雨;马加勉;戴岚清;史姝楠;

    硼簇光电材料的开发逐渐成为信息显示领域的研究热点,该实验将此方面的最新科研成果引入了大学化学综合实验。实验通过咔唑-碳硼烷结构的光电材料制备、结构表征与性能研究,能够使学生掌握基本的无水无氧操作,理解Sonogashira与杂化的狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)等偶联反应原理,熟悉核磁共振、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等现代表征技术,理解聚集诱导发光现象的本质,拓展理论知识视野,提升综合思维能力与实践操作能力,激发实验科学兴趣。

    2022年09期 v.39;No.313 207-210+245页 [查看摘要][在线阅读][下载 1727K]
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  • 面向智慧城市的NB-IoT网络规划设计虚拟仿真实验教学系统建设

    王亚飞;李振松;吴韶波;职如昕;李学华;

    该文以典型的智慧城市应用为场景,将最新的5G通信技术引入“移动通信”课程实践教学,建设了窄带物联网规划设计虚拟仿真实验教学系统。该实验教学系统可从城市和社区两个方面开展NB-IoT组网规划设计,能够使学生掌握最新移动通信系统的原理、技术与应用,提高学生解决复杂工程问题和考虑非技术因素能力,建立工程系统观和工程伦理观。

    2022年09期 v.39;No.313 211-216页 [查看摘要][在线阅读][下载 1472K]
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  • 面向新型电力系统发展的三层次电气工程专业实践教学体系构建与实施

    宋关羽;赵金利;于浩;苏江;王智颖;冀浩然;

    该文聚焦新能源发电、智能用电技术,利用虚拟仿真、数字仿真、物理模拟等技术手段,构建并实施了面向新型电力系统发展的电气工程专业实践教学体系,涵盖基础认知、设备感知和综合设计三个层次。该体系将先进的科研成果应用于教学实践,全面拓展了电气工程专业实践教学的广度和深度,有助于巩固学生基础理论知识,培养学生实际操作能力、分析解决问题能力、研究设计能力和工程创新能力。

    2022年09期 v.39;No.313 217-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 1589K]
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职业技术教育

  • 嵌入式人工智能与物联网图形化编程项目教学应用

    崔业梅;杨焕峥;徐玲;

    为缓解学生在学习嵌入式人工智能与物联网技术时缺乏教学项目、学习困难的问题,提出了“在线机器学习+图形模块编程”的教学理念。硬件方面采用ESP32开发板,结合一系列传感器模块和面包板,灵活搭建实验项目电路。软件方面采用Edge Impulse在线机器学习网站、Arduino IDE软件、Mixly图形化编程软件、MixIO物联网云平台相结合的方式,具有使用简单、功能强大、兼容性、延续性和生态性好的特色。开发了人工智能颜色检测与识别、温度检测与预测、风机故障预测等图形化编程教学项目并用于实验教学,旨在培养符合人工智能训练师、人工智能工程技术人员等职业要求的专业人才。

    2022年09期 v.39;No.313 222-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 1586K]
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  • 我国高职院校产教融合的现状、困境及创新路径

    周桐;刘宇;伍小兵;李同同;林涛;

    近年来,在校企合作、产教融合、工学结合、知行合一等先进职业教育理念的引领下,我国高职院校产教融合的政策体系不断完善,办学条件不断改善,教育教学能力不断提升。但受体制机制等多种因素影响,产教融合、校企合作仍然存在校企双方的培养目标不统一、产教融合的体制机制不健全和“双主体”的培养模式不明确等问题。针对我国高职院校产教融合的现状和困境,创新构建了以产业学院为载体的“三融合、六共同、三维度”的产教融合模式,该模式能够通过强化文化融合、行为同步和维度贯通建立一种校企深度合作的长效机制。

    2022年09期 v.39;No.313 228-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 1020K]
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实验室环境健康与安全

  • 应对责任分散效应的高校实验室安全管理研究

    许章华;贺安琪;李彬;陈秋霞;

    为解析高校实验室安全事故的管理原因和存在问题,该文基于责任分散效应视角,通过问卷调查发现,高校行政管理人员、实验管理人员和学生群体均将实验室安全事故归因于其他角色群体和外部环境,表现为典型的责任分散效应。通过分析上述三类角色群体责任分散的原因,提出健全安全管理体系、明晰权责和奖惩、提高职业道德素养、落实安全管理职责、加强专业和安全技能训练、严格执行准入制度、提高安全责任意识和强化安全行为管理等应对策略,为有效推进实验室安全管理工作提供参考。

    2022年09期 v.39;No.313 235-240页 [查看摘要][在线阅读][下载 1256K]
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  • 浙江省高校实验室危险废弃物处置现状与对策研究

    傅志刚;潘蕾;王峥;施方也;

    加强高校实验室危险废弃物的处置与管理,既是消除校园安全隐患的重要手段,也是防止环境污染的基本要求。该文通过问卷调查方式,从危废物处置管理制度制定与落实、危废物产生与分类、第三方处置与自建处置设施等方面分析了浙江省50所高校危废物处置情况,并从保障体系、规范管理、人员培训等方面提出对策和建议,以期为高校危险废弃物处理提供思路和参考。

    2022年09期 v.39;No.313 241-245页 [查看摘要][在线阅读][下载 1245K]
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  • 高校实验室废气处理技术探讨及展望

    易斌;徐遵主;张纪文;

    高校实验室废气污染物种类多、总排放量大,近年来受到越来越多的关注,该文通过分析吸收法、光催化、活性炭吸附、SDG吸附、植物液吸收等多种废气治理技术在高校实验室应用情况及存在问题,总结北京、上海、江苏、浙江等地多所高校实验室废气治理改造工程实践经验,提出轻量化、集约化、自动化的高校实验室废气治理改进思路,以期减少投资浪费,降低运行费用,更好地推进高校实验室废气治理工作。

    2022年09期 v.39;No.313 246-249+255页 [查看摘要][在线阅读][下载 1568K]
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  • 应急管理巡护轨迹的优化方法及实验仿真

    何文康;陈冰瑜;蔡贤资;

    为了解决应急管理系统APP中巡护轨迹的漂移问题,该文提出基于MapReduce并行化编程模型对轨迹进行优化处理的方法,首先基于GeoHash和加权汉明距离的DBSCAN聚类算法(轨迹漂移修正算法)筛选漂移点,然后采用三点一次平滑算法(轨迹平滑算法)对漂移点进行平滑处理。通过仿真实验展现轨迹优化效果表明,轨迹漂移修正算法能有效去除漂移点,轨迹平滑算法能减少轨迹的锯齿状,通过分析轨迹漂移修正算法和轨迹平滑优化算法的时间复杂度表明,基于加权汉明距离的DBSCAN算法效率高,900个坐标的数据集运行时间小于0.1 s,单服务器可满足轨迹优化应用。

    2022年09期 v.39;No.313 250-255页 [查看摘要][在线阅读][下载 1557K]
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实验室建设与管理

  • 基于多元指标融合的高校大型仪器设备开放共享效益评价

    朱宗奎;

    对高校大型仪器设备开放共享效益进行科学评价,可以促进开放共享工作的良性发展。该文在深入研究开放共享效益评价多因素耦合作用关系的基础上,首先确定了效益评价的6类主要影响因素,然后对各类因素进行量化以及消除量纲差异并计算其权重,进而构建效益评价的多元指标融合模型,最后以某高校典型大型仪器设备开放共享工作为例,应用该模型开展效益评价,结果显示评价模型更能体现不同仪器设备自身特点的差异性,体现了其多因素耦合作用关系,评价结果更科学。

    2022年09期 v.39;No.313 256-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 1079K]
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  • 新购大型科研仪器查重评议相关机制研究

    徐振国;王荣荣;郭振玺;江永亨;韩玉刚;王晋;

    查重评议是促进大型科研仪器开放共享、布局优化,减少重复购置、提高财政资金使用效率的有效方法。该文从建立数据库、确立查重评议方法、形成评议流程、跟踪分析结果等方面详细阐释查重评议体系的建设要点,并进一步分析体系中仪器命名规范性、基础数据完整性、预警机制、饱满工作机时等4个核心要素的作用,最后从具体操作层面和制度机制层面提出改进措施建议。

    2022年09期 v.39;No.313 261-265页 [查看摘要][在线阅读][下载 1184K]
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  • “双一流”高校建设背景下新型实验动物中心的建设与管理

    刘琪帅;李朝;任晓霞;

    实验动物中心是高校理工学科发展的重要科研服务支撑平台,新型实验动物中心是指集硬件高标准配置、软件集约化管理为一体的,符合国内外规范化标准要求的实验动物中心。该文通过分析国内“双一流”高校实验动物中心的建设实例,分别从基础设施、仪器设备等硬件建设方面,以及信息化系统、人才团队、技术平台及制度管理建设等软件建设方面,探讨新型实验动物中心的建设管理经验,为高校动物实验中心建设提供参考。

    2022年09期 v.39;No.313 266-268页 [查看摘要][在线阅读][下载 835K]
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  • 全流程自动化病毒核酸检测系统构建与优化

    盛峰松;乔雪飞;姜永根;吴佳瑾;孙中兴;熊彩虹;刘家朋;

    为提高实验室病毒核酸检测能力,减少检测人员暴露风险,该研究利用机械臂取代人工操作,整合病毒样本前处理、核酸提取纯化、PCR体系构建、PCR扩增检测4个子系统,并通过优化开盖功能、吸液防堵塞功能及液面追踪功能,实现全流程自动化病毒核酸检测系统稳定运行。优化后,开盖成功率提高至99.13%(P<0.001),吸液成功率提高至99.31%(P<0.001),构建PCR扩增体系成功率提高至98.89%(P=0.005)。通过优化时序管理,实现24小时千人份病毒样本全流程自动化核酸检测,满足高通量精准病毒核酸检测需求。

    2022年09期 v.39;No.313 269-273页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K]
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  • ISO 15189视域下医学检验技术专业标准化实训基地建设策略

    许国莹;李雨松;张小羡;赵传祥;闫梦丹;姜玉章;赵亚萍;刘家秀;

    在校企双轨并行的基础上融入ISO 15189标准中的管理要素、技术要素,高标准建设高等职业教育医学检验实训基地,是培养高素质技能型医学检验人才的重要保障。该文详述了某高等职业学校实训基地建设案例,具体措施包括:根据标准中质量方针和质量指标实施专业人文思政教育,根据文件控制要求健全专业领域质量管理资源库,根据全过程质量管理理念改革实训教学,根据标准要素内涵重构实训考核体系。基地通过上述措施推动校企协同育人,实现标准贯穿人才培养全过程,提高了学生岗位胜任力,促进了人才培养质量不断提升。

    2022年09期 v.39;No.313 274-278页 [查看摘要][在线阅读][下载 1203K]
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  • 2023年《实验技术与管理》(月刊)征订单

    <正>《实验技术与管理》期刊是面向全国各级各类高等学校的综合性学术期刊。1963年创刊,现由教育部主管,清华大学主办,国内外公开发行。办刊宗旨:本刊立足服务,精益求精,面向全国各级各类高等学校,强调理论与实践的统一,致力于办成高等学校实验室系统具有代表性的、高水平的刊物,以推动实验室建设与管理改革,推广新技术、新方法,交流实验教学改革经验,真诚地为高校广大实验室工作者服务。

    2022年09期 v.39;No.313 260页 [查看摘要][在线阅读][下载 949K]
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