东北大学学报（自然科学版）

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基于图像融合技术的阿尔茨海默病检测研究

李志刚, 牟明凯, 胡德安, 项楠

2025, 46 (6): 1-7. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230338

摘要 ( 382 )

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PDF(2142KB) ( 93 )

利用傅里叶变换红外衰减全反射光谱（FTIR-ATR）技术采集阿尔茨海默病(AD)患者血浆样本.根据血浆膜样本的FTIR-ATR光谱数据，利用格拉姆角场（GAF）和马尔可夫转移场(MTF)将光谱数据编码为二维图像，同时结合基于深度残差网络和注意力机制的神经网络模型，实现对阿尔茨海默病的筛查分类研究.实验结果表明，使用GAF-MTF-CNN模型能够有效提升光谱特征提取的准确率.同时，使用二维数据结合深度学习的方法比传统的分类方法具有更高的分类精度.采用GAF与MTF技术编码光谱为图像，结合改进残差神经网络，有效提升了AD筛查模型的泛化能力与诊断精准度，优化了筛查性能.

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基于X-ray-RTDETR的X射线图像违禁品检测算法

李立振, 马淑华, 郭泽旭, 车晓辰

2025, 46 (6): 8-15. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230341

摘要 ( 296 )

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PDF(1740KB) ( 34 )

针对X射线违禁品图像大小不一致、背景噪声高和尺度变化大导致检测精度低的问题，在RT-DETR-R18的基础上进行优化，提出了X射线图像违禁品检测算法X-ray-RTDETR.该算法首先使用嵌入高效多尺度注意力的CSPRepResNet作为主干网络增强特征提取能力；其次，在主干网络输出的3个特征图之后引入简化的快速空间金字塔池化模块提高模型的鲁棒性和泛化能力；最后，将SPoolFormer编码器应用于语义概念更丰富的高级特征图进行尺度内特征交互.实验结果表明，X-ray-RTDETR在PIDray测试集上检测精度达到了74.6%，比RT-DETR-R18提升了8.5%，参数量和浮点操作次数n_FLOP分别减少了1.67×10⁶，2.24×10⁹.与当前最先进的同量级目标检测算法实验对比结果表明，X-ray-RTDETR不仅检测精度更高，而且参数量与n_FLOP也更少，同时推理速度在RTX2070 Max-Q GPU上达到了85.47 帧/s.

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动态事件触发下直流微电网分布式二次控制

孟范伟, 邰源政, 张煜, 庞爱平

2025, 46 (6): 16-25. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240006

摘要 ( 75 )

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PDF(1493KB) ( 165 )

针对孤岛直流微电网中二次控制问题，以含有多个分布式电源的直流微电网为研究对象，提出了一种基于动态事件触发机制的分布式二次控制策略.在分布式二次控制的基础上，对每个分布式电源的输出平均电压和比例电流分别设计动态事件触发条件，不但减小了由下垂增益引起的直流母线电压和标称值的偏差，而且维持了电流分配精度，并大大节约了通信资源、减少了通信冗余.设计的事件触发条件包含一个动态项，事件触发阈值会随着动态项改变而改变，有效地减少了控制器的更新频率.通过Lyapunov稳定理论证明了事件触发机制的可行性，并证明了不存在Zeno行为.最后，利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型，验证了控制策略的有效性.

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级联激光器产生可调谐微波频率梳的实验研究

杨永超, 赵清春, 朱天意, 吴宾

2025, 46 (6): 26-31. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240012

摘要 ( 256 )

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PDF(1186KB) ( 29 )

为了获得高性能的微波频率梳，提出了基于3个激光器(ML,IL,SL)级联注入产生可调谐微波频率梳的全光方案.该方案无需外部微波信号源调制，是一套全光产生装置.介绍了实验装置及工作原理，通过实验分析了激光器的泵浦电流、注入光功率、反馈光功率以及2个激光器中心频率失谐对生成微波频率梳信号的梳线数目、带宽、峰值最大功率、频率间隔的影响.结果表明，当可调光衰减器VOA1，VOA2和VOA3的功率衰减值分别为13，13和21.5 dB，SL的泵浦电流为56.1 mA，ML和IL之间频率失谐为70.625 GHz时，可以获得带宽为11.87 GHz的微波频率梳信号.

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基于达菲变换消除“奇点”影响的辐射直接交换面积改进算法

张皓哲, 李国军, 魏琳扬, 伊智

2025, 46 (6): 32-39. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230325

摘要 ( 352 )

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应用积分法求解段法中辐射直接交换面积（DEA）时由于“奇点”的存在计算误差大，为提高“奇点”处计算精度往往需要付出大量的计算时间且收效甚微.为此，基于达菲（Duffy）变换方法，推导了“奇点”处辐射DEA达菲变换积分式，用以消除“奇点”对辐射DEA计算精度的影响.分别采用改进的方法与直接高斯积分(DGI)法求解了二维方腔内的辐射DEA.结果表明，应用达菲变换后，在同样的计算时间内可将辐射直接交换面积气体段及表面段的完整性验证误差分别由3.73%，6.70%降低到(4.88×10^-4)%，(2.98×10^-5)%；而在满足相同计算精度情况下，二者计算时间最大相差13 693倍.可见，所提改进算法在计算速度和计算精度上都有显著的优势.

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碱酸法处理铝电解废防渗料

苏克箭, 胡宪伟, 张俊宇, 王兆文

2025, 46 (6): 40-49. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230344

摘要 ( 203 )

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提出了碱酸浸出处理铝电解废防渗料的工艺.以某铝厂废防渗料为原料，分析其主要物相为NaF，NaAlSiO₄，CaF₂，α-Al₂O₃，Na₃AlF₆，Si和β-Al₂O₃.首先，原料水浸分离得到质量分数为98.84%的NaF.其次，采用单因素法得到碱浸处理水浸渣的最优工艺条件为温度90 ℃、液固比5 cm³/g、碱渣质量比0.25、反应时间100 min，该条件下Na₃AlF₆浸出率为94.04%.再次，通过单因素法得到酸浸处理碱浸渣的最优工艺条件为温度58 ℃、反应时间45 min、酸浓度0.6 mol/L、液固比12 cm³/g，该条件下NaAlSiO₄和CaF₂可被浸出.将碱浸液滴入酸浸液中除去酸浸液中的硅，当pH约为3时酸浸液中硅溶胶沉淀效果最好，过滤后加热硅溶胶，产物主要为SiO₂·0.2Al₂O₃，质量分数为97.20%.将过滤去除硅溶胶后的酸浸液加入碱浸液中沉淀回收氟盐，当pH为9时，CaF₂和Na₃AlF₆的回收率最高，分别为95.91%和92.44%，质量分数分别为48.41%和25.14%，此外，沉淀物中还含有质量分数为25.32%的Al(OH)₃.

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盐湖水氯镁石电沉积法制备镁铝水滑石

张瑞, 周金勾, 马广超, 狄跃忠

2025, 46 (6): 50-55. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240009

摘要 ( 283 )

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PDF(3266KB) ( 25 )

以盐湖地区钾肥工业副产的水氯镁石为原料，采用电沉积法制备了镁铝水滑石材料，研究了不同电沉积参数对产物的影响.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等方法，探究了不同条件下产物的结构和性质.结果表明：采用电沉积法可以制备出形貌规则的镁铝水滑石材料；高电流密度下产物会发生严重的团聚；在更低的电解液浓度条件下，水滑石层间距增大，有利于晶体的生长；过高的镁铝质量比不利于产物生成；同时发现镁铝水滑石的制备过程依托于极板附近的逐层脱落，极板附近的过饱和现象会影响产品的结晶度.

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基于特征优选的GA-BiLSTM烧结矿中FeO含量预测模型

李中正, 吴朝霞, 王金杨, 康增鑫

2025, 46 (6): 56-65. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240011

摘要 ( 255 )

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PDF(1629KB) ( 36 )

针对传统烧结矿质量预测模型特征选择方法单一、脱离工艺机理等问题，导致模型预测精度不高且缺乏解释性，提出了一种基于特征优选的遗传算法优化双向长短期记忆网络（GA-BiLSTM）预测模型.首先通过多种特征选择方法并且结合烧结工艺机理筛选出最佳特征集，然后利用GA优化BiLSTM，最后将最佳特征集作为GA-BiLSTM模型的输入来预测烧结矿中FeO含量.将特征优选的GA-BiLSTM模型与其他模型进行对比分析.结果表明，所建立的模型预测误差较低，并且烧结矿中FeO质量分数在允许误差±0.5%的范围内准确度为94%，表现了较高的预测精度，为提高烧结矿质量提供了新的指导方向.

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基于迁移学习的NiCo-FGM机器人砂带磨削工艺

辛博, 李宏亮, 孙文鑫, 刘洺君

2025, 46 (6): 66-75. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240096

摘要 ( 81 )

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PDF(2963KB) ( 249 )

为提高镍钴功能梯度材料（nickel-cobalt-functional gradient materials, NiCo-FGM）去除深度的一致性，采用自适应磨削力控制系统对5种不同质量分数IN718的NiCo-FGM进行恒力分区磨削实验，探究工艺参数对材料去除深度及表面粗糙度的影响趋势及程度.然后对迁移学习进行可行性分析并对比迁移学习与经验公式的去除深度建模精度.最后对比恒力与变力磨削的去除深度预测结果.结果表明：法向力对材料去除深度与表面粗糙度的影响最显著.迁移学习预测的平均误差降低了4.07%，且效率更高.恒力磨削下其余含量的IN718与50%IN718去除深度最大差值为8.955 μm，100%IN718与0%IN718去除深度最大差值为15.619 μm，而通过变力磨削可以提高去除深度一致性.

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选区激光熔化FeCoNiCr系高熵合金机械性能实验研究

温雪龙, 赵正豪, 宋林原, 王承宝

2025, 46 (6): 76-85. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230333

摘要 ( 170 )

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PDF(3121KB) ( 30 )

通过对选区激光熔化法制备的FeCoNiCrAl_0.5，FeCoNiCrTi_0.5高熵合金成形试件进行机械性能影响因素实验研究，探寻高熵合金致密度与硬度随激光功率、扫描速度、扫描间距的变化规律以及粉末种类和元素类型对拉伸性能的影响，并对高熵合金试件拉伸断口形貌进行分析.实验结果表明：随着激光功率、扫描速度、扫描间距的增大，试件的致密度与硬度先升高后下降.采用合金化粉末制备的FeCoNiCrAl_0.5试件相较于混合粉末拉伸性能更优越，FeCoNiCrTi_0.5高熵合金与FeCoNiCrAl_0.5高熵合金相比抗拉强度更大，韧性更强.采用混合粉末与合金化粉末制备的FeCoNiCrAl_0.5成形试件的拉伸断裂方式以脆性与韧性断裂为主，而采用混合粉末制备的FeCoNiCrTi_0.5成形试件则以塑性断裂为主.

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基于极点配置法柔性机械臂的谐振抑制

李小彭, 李泉, 上官朝伟, 尹猛

2025, 46 (6): 86-92. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230343

摘要 ( 206 )

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PDF(1573KB) ( 19 )

为抑制柔性机械臂运动时伺服驱动系统可能产生的谐振，降低电机输出端的速度波动，提出了一种采用极点配置法设计比例-积分（PI）调节器的方法.依据假设模态法及拉格朗日动力学方程建立了伺服电机驱动柔性机械臂的动力学模型，利用其状态方程得到系统的传递函数，并分析了伺服驱动系统的传递特性.利用相同实部的极点配置法设计PI调节器参数，讨论极点自然频率比值、阻尼系数对系统评价指标的影响.最后进行了仿真实验，结果表明阻尼系数的适当增大有利于系统的稳定，但柔性负载的长度及转动惯量不宜过大；并与传统的Ziegler-Nichols法对比，证明了此方法的有效性.

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基于3D点云的平面角接焊缝特征提取与运动跟踪

吴海彬, 黄浯锴

2025, 46 (6): 93-101. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20239074

摘要 ( 59 )

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PDF(2906KB) ( 171 )

提出一种基于3D点云的平面角接焊缝特征提取与轨迹规划策略，用于解决焊缝的自动识别与机器人自动跟踪焊接.首先，基于差异点云分割方法提取待焊工件，并进行点云预处理.其次，为获得焊缝特征点，提出了工件结构分割特征提取算法.接着基于非均匀有理B样条（NURBS）曲线的路径拟合方法进行拟合.最后，提出一种焊接点位的机器人位姿估计方法，得到各路径点位姿以供焊接.该策略适用于直线与各种平面曲线焊缝.实验结果表明，该策略能够精确地提取角接焊缝位置并生成所需的轨迹点位姿，各轴最大误差控制在1 mm之内，总耗时不超过18 s，为高效自动化焊接提供参考.

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装配式钢管-拉森钢板桩围堰结构数值模拟分析

陈百玲, 牛金辉, 王连广, 许刚

2025, 46 (6): 102-112. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230335

摘要 ( 336 )

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PDF(14725KB) ( 51 )

为解决常规钢板桩围堰遇坚硬土层插打难度大及锁口钢管桩围堰止水效果差的问题，提出一种装配式钢管-钢板桩围堰，充分利用了钢管桩刚度大、钢板桩止水效果好的优点.通过ABAQUS对该结构进行数值分析表明，角部的钢管桩极大改善了钢板桩围堰角部剥脱以及对支撑依赖度高的不足，增加钢管桩数量可以改善结构受力情况.3道支撑尤其是封底混凝土对抑制钢板桩变形的发展最有效.同时，该结构可以有效抑制河床土体的变形.土体最大水平和竖向变形集中在抽水初始阶段和清淤阶段，分别占最大变形的89.9%和65.2%，结构的3道支撑与封底混凝土可以很好地抑制抽水与清淤阶段变形.

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PVDF/[Bmim][PF₆]/ZIF-8混合基质膜的制备及CO₂分离性能

柳静献, 王滨, 朱冕, 赫伟东

2025, 46 (6): 113-121. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230337

摘要 ( 291 )

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PDF(6969KB) ( 19 )

混合基质膜因其加工性能好、分离效率高的优势在CO₂分离领域有较大的应用潜力.使用溶剂热法制备ZIF-8颗粒，将其与[Bmim][PF₆]一同作为分散相，聚偏氟乙烯作为连续相，制备混合基质膜.通过比表面积与孔径分析、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、热重分析和力学性能测试对制备材料的物理化学性能表征，研究ZIF-8含量与跨膜压力差对膜CO₂分离性能影响，评估膜长期运行的稳定性.结果表明：当ZIF-8在PVDF上的负载量（质量分数）为15%时，膜的CO₂分离性能达到最优，CO₂渗透系数与CO₂/N₂选择系数分别为679.26×10^-7 cm³·cm·cm^-2·s^-1·MPa^-1与40.33.

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基于响应面分析的纤维泡沫混凝土多目标优化

王述红, 李皓然, 尹宏, 贡藩

2025, 46 (6): 122-130. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230340

摘要 ( 315 )

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PDF(3246KB) ( 52 )

泡沫混凝土可作为初期支护和二次衬砌之间的变形预留层，抵抗高地应力深埋隧道围岩流变变形.通过掺入纤维可进一步改善其压缩性能及延性，并在一定纤维特征条件下解决抗压强度低的问题.利用正交试验及响应面Box-Behnken设计法，系统探究纤维质量分数、长度、种类等特征因素对泡沫混凝土抗压强度与弹性模量的影响，并构建特征回归模型对配合比进行优化.结果表明：响应面法建立回归模型具有较高的可信度.在多种纤维特征中，纤维质量分数对泡沫混凝土的抗压强度和弹性模量影响最大，同时多特征之间的交互作用对抗压强度影响较大，而对弹性模量影响较小，且纤维长度和纤维种类的交互作用对其抗压强度影响最为显著.此外，通过最大化抗压强度和最小化弹性模量的目标进行模型配合比优化，得出最优配合比的相对误差绝对值均小于5%.该模型可为此工程背景下不同纤维特征的泡沫混凝土参数优化提供参考.

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基于SSD与图像变换的镜下矿物光片智能识别

侯振隆, 申晋容, 魏继康, 赵文天

2025, 46 (6): 131-137. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230347

摘要 ( 245 )

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PDF(4841KB) ( 22 )

在矿物识别中，当识别伴生矿物时，有时会产生漏判、误判.为了解决上述问题，开展了显微镜下矿物的智能化识别方法研究.首先，改进了SSD网络并结合图像变换构建了一种智能识别方法；其次，将该方法应用于中国辽宁省某铁矿光片的显微镜下矿物图像，通过试验证明了方法的准确性；最后，确定了学习率、批量尺寸对损失函数的影响，使用梯度下降法进一步提高了识别精度.在试验中，识别精度超过90%，最高可达100%，损失函数值最小值约为0.008.结果表明，提出的方法具有较强的矿物识别能力.

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羟肟酸捕收剂对钛铁矿和钛辉石的浮选效果及作用机理

李倩雯, 孟庆有, 袁致涛, 齐赛男

2025, 46 (6): 138-146. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240005

摘要 ( 285 )

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PDF(2487KB) ( 23 )

通过矿物浮选试验研究了苯甲羟肟酸(BHA)、水杨羟肟酸(SHA)、辛基羟肟酸(OHA)、丁苯羟酸(BFXA)作用下钛铁矿与钛辉石的浮选分离行为.采用接触角、Zeta电位、傅里叶变换红外光谱等测试方法以及密度泛函理论（DFT）分析了4种不同结构羟肟酸在钛铁矿与钛辉石表面的作用机理.结果表明：4种羟肟酸对钛铁矿的浮选分离效果顺序为：BFXA>OHA>SHA>BHA；羟肟酸在钛铁矿表面的吸附作用强于钛辉石，加入羟肟酸显著提高了钛铁矿表面疏水性；羟肟酸捕收剂的反应位点为氧肟基的2个氧原子，相比于其他3种羟肟酸，BFXA的最高占据分子轨道(HOMO)能量最高，具有更强的吸附和捕收能力.

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O₂/CO₂气氛下CH₄/H₂/空气层流预混火焰传播特性

尚融雪, 孙浩英, 孙奇琪, 谭鑫悦

2025, 46 (6): 147-154. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230330

摘要 ( 216 )

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利用本生灯-纹影实验系统及Premix模型，系统研究了O₂/CO₂气氛下不同掺氢比掺氢燃气层流预混火焰传播特性.研究发现，GRI3.0机理能较准确预测高含氧量及高掺氢比下掺氢燃气层流火焰传播速度；在O₂/CO₂气氛下，掺氢燃气的层流火焰传播速度随着掺氢比的增加显著加快，且速度峰值向富燃侧移动；同时，预混燃气的绝热火焰温度及层流火焰传播速度随含氧量增加而逐渐升高；随着含氧量增加，火焰中大量存在的H自由基能够促进氧化反应H+O₂=O+OH的进程，进而提高了预混燃气层流火焰传播速度.

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