东北大学学报（自然科学版）

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基于改进的YOLOv8的PCB瑕疵检测

吕真真, 房立金, 赵乾坤, 万应才

2025, 46 (10): 1-9. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240038

摘要 ( 409 )

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由于印刷电路板（PCB）集成度高且线路复杂以及参数量日益增加，其存在的瑕疵直接影响PCB的生产效率，利用计算机视觉技术对PCB瑕疵进行检测对PCB生产具有重要意义.本文在YOLO目标检测算法基础上，提出了一种基于自注意力的PCB瑕疵检测算法.首先，在特征提取阶段引入了极化自注意力机制，对PCB特征的空间与语义特征分别进行提取，并将其与输入原始特征进行结合，增强网络特征的表征能力.然后，在解码阶段加入了一种小目标检测头，该检测头充分利用了YOLO网络Backbone模块提取的低分辨率特征，使网络关注PCB局部细节特征，提高瑕疵区域的定位精度.实验结果表明，所提方法在PCB数据集上精度可达95.5%，与原YOLOv8方法相比提高了4%，mAP0.5∶0.95指标与原YOLOv8方法相比提高了2.8%.

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基于多种特征综合识别时序网络中的影响力传播者

赵海, 杨树坤, 缪九男, 尉雪龙

2025, 46 (10): 10-17. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240057

摘要 ( 202 )

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在时序网络中精准识别有影响力的传播者对产品推广、谣言抑制等领域至关重要.针对现有方法多依赖单一特征（邻居数量、节点位置或传播能力）而忽略特征间相互作用导致准确率低的问题，提出基于时序引力（TG）模型和信息熵的识别方法（TGBISR），旨在从多特征融合角度提升识别准确性.该方法首先利用TG模型分析用户的度中心性、紧密中心性和介数中心性，分别刻画其局部、位置和全局特征；进而通过信息熵衡量各特征的信息含量并赋予不同权重，加权综合计算用户影响力.为评估效果，在4个真实数据集上使用易感-感染-恢复（SIR）模型模拟信息传播以获取用户真实影响力，并通过肯德尔相关系数和回归分析比较TGBISR计算结果与真实值的相关性.实验结果表明，TGBISR方法在识别有影响力传播者方面，其计算结果与SIR模型真实影响力展现出更高的统计相关性，准确性显著且稳定地优于其他5种基准算法.

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LIDD-Net:基于深度学习的轻量级工业产品缺陷检测方法

沙晓鹏, 谢德瀚, 郭周鹏, 孙凯

2025, 46 (10): 18-26. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240058

摘要 ( 366 )

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工业产品中存在各种缺陷，且不同类型缺陷之间存在着高度相似、尺度变化大、背景信息复杂等问题.为解决这些问题，本文提出了轻量级工业缺陷检测网络（LIDD-Net）.针对相似度高的不同种类缺陷，LIDD-Net设计了通道交互分离骨干网络，在降低模型计算量的同时提高了特征提取能力；针对不同尺度的缺陷，LIDD-Net提出了轻量化特征融合网络RepGhostPAN，在能融合图像中多尺度特征的同时提高了推理速度；针对检测背景的复杂性，LIDD-Net提出了轻量辅助训练模块，通过使用辅助训练头和动态软标签分配策略，可更好地区分目标缺陷与复杂背景.通过在钢材缺陷、铝缺陷和轮胎缺陷数据集的实验结果表明，LIDD-Net在参数量仅为0.62×10⁶的情况下分别获得了98.3%，98.1%和96.1%的mAP@0.5，可以满足工业现场实际需求.

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基于LVW-LM-QN算法的Wiener系统辨识

于淼, 汪万里, 魏永涛

2025, 46 (10): 27-35. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240061

摘要 ( 327 )

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Wiener系统由线性动态子系统与静态非线性子系统串联组成，广泛应用于石油、化工等过程工业中，获得Wiener系统的模型具有重要意义.本文针对Wiener系统提出一种基于线性变化权重-列文伯格马夸尔特-拟牛顿(linear variable weight-Levenberg Marquardt-quasi Newton，LVW-LM-QN)算法的非线性系统辨识方法.将Wiener系统分成两个子系统分别处理，对于线性动态部分，采用规范变量分析(canonical variate analysis，CVA)算法的子空间识别方法进行参数估计；对于非线性静态部分，采用LVW-LM-QN算法进行辨识处理.最后通过数值例子和双储罐系统液位控制的应用案例来评估该方法，仿真结果验证了所提方法的有效性和精确性.

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基于自适应阈值Canny边缘检测的Shi-Tomasi角点检测方法

张铫, 孙宇, 林清河, 王怀

2025, 46 (10): 36-43. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240067

摘要 ( 284 )

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传统的Shi-Tomasi角点检测算法已经广泛应用于许多计算机视觉领域中，效率和精度较低，抗噪性能较差，且容易产生伪角点.本文提出了一种融合自适应阈值Canny边缘检测和改进的Shi-Tomasi角点检测的方法：首先，通过改进的Canny边缘检测对图像进行边缘提取并筛选候选角点，同时采用一维信息熵自适应阈值以适应不同的图像环境，从而提高检测的效率和鲁棒性.其次，利用圆形模板进行非极大值抑制，减少误检角点的数量，以增强算法对真实角点的识别能力.最后，在提取的边缘图像上应用改进的Shi-Tomasi算法进行角点检测，从而实现图像的精准定位.实验结果表明，与传统算法相比，所提出的算法在运行时间和准确度上均有显著提升，且在旋转不变性和抗噪性上有明显的优势.

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基于几何注意力机制的三维手部姿势估计算法

邹慧, 佘黎煌, 陈烨涵, 乐意

2025, 46 (10): 44-50. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240079

摘要 ( 361 )

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在Transformer编码-解码的基础架构上设计了手势识别网络，在自注意力机制的基础上引入了优化的偏移注意力机制来提取手部特征.同时为了更好地提取手部结构的局部特征，设计了邻域聚合策略.手部结构自身的三维复杂性导致其不同区域的平滑程度不同，进行手部姿势估计时，忽略这种特征会使手部结构的局部关键信息丢失，为了解决这一问题，对手部结构进行了几何分解，分别用锐变成分和柔变成分来表示手部结构的尖锐区域和平坦区域，通过注意力机制对这两种成分的特征给予不同的关注.在MSRA,ICVL和NYU数据集上的实验验证了此算法的准确度与SOTA算法相当.

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RH终点钢液碳质量分数的智能预测

李登辉, 赵岩, 雷洪, 范佳

2025, 46 (10): 51-58. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240051

摘要 ( 352 )

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准确预测RH(Ruhrstahl Heraeus)终点钢液碳质量分数能够有效地提升连铸坯质量.为实现该目标，首先采用数据挖掘方法对RH生产数据进行预处理；然后使用灰色关联分析、Spearman相关系数和随机森林袋外误差评分法筛选出与终点碳质量分数强相关的特征变量；接着用主成分分析进行降维；最后采用XGBoost模型以及粒子群优化和鲸鱼优化算法优化后的XGBoost模型预测RH钢液终点碳质量分数.研究结果表明，灰色关联分析筛选特征效果优于Spearman秩相关系数和随机森林；经过粒子群算法和鲸鱼优化算法优化后，XGBoost模型的预测命中率显著提高.鲸鱼优化算法要优于粒子群算法.当误差范围为±5×10^-6和±7×10^-6时，鲸鱼群优化XGBoost模型预测命中率分别达到91.26%和98.97%.

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掺杂Bi/Pb/Au/Cu促进L1₀-FeNi有序转变的第一性原理

王群首, 唐家雨, 姚爽, 裴文利

2025, 46 (10): 59-65. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240052

摘要 ( 262 )

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L1₀有序结构的FeNi材料具有优异的磁性能，拥有广阔的应用前景.但FeNi中的L1₀结构形成温度低，在此温度下原子有序化扩散缓慢，导致实验中难以直接合成L1₀-FeNi.本文针对该问题，利用第一性原理研究了掺杂Bi，Pb，Au和Cu元素对FeNi的有序化扩散和磁性能的影响.结果表明：掺杂第三元素可以有效改善FeNi的形成动力学，从而促进FeNi的有序转变.其中Au与Cu元素更易替位掺杂，更有利于结构的稳定性，Bi，Pb，Au和Cu更容易占据Fe位.元素的掺杂可有效降低FeNi的空位形成能，从而降低了扩散激活能，促进了Fe原子和Ni原子的扩散和转移，进而降低FeNi的无序-有序转变势垒，有效促进FeNi的有序转变.掺杂第三元素在Ni位点时对FeNi的电子结构和磁性能影响很小.

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基于DFT的Mn掺杂CaO催化-吸附协同脱硝降碳机理

郭锐, 谢华清, 于震宇, 邵正日

2025, 46 (10): 66-73. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240053

摘要 ( 313 )

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基于密度泛函理论(DFT)构建了以CaO为催化基底、金属Mn为掺杂金属的催化-吸附双功能催化剂，探究了NO，CO与降碳反应物CO₂在催化剂表面的吸附行为及其脱硝降碳反应机理.结果表明：CO和NO分别以弱化学吸附和化学吸附的形式吸附在CaO表面；Mn掺杂显著增强CaO催化剂对CO和NO的吸附性能；Mn掺杂前后的CaO催化剂均表现出较好的CO₂吸附性能；在CaO和Mn-CaO表面，CO-SCR反应速率的决定步骤为NO的解离反应，Mn掺杂使该反应的能垒降低了约0.27 eV；随着温度升高，Mn-CaO催化剂的决速步反应自由能能垒逐渐升高，而CO₂吸附反应的自由能变化（绝对值）则逐渐降低，表明其具有良好的低温脱硝降碳性能.本研究为协同脱硝降碳双功能催化剂的设计与研发提供了新思路.

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惰性气体对C₂H₆可燃极限的影响及其产生原因

袁畅, 胡贤忠, 张娟

2025, 46 (10): 74-80. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240054

摘要 ( 174 )

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在5 L定容燃烧弹中实验测定了O₂/惰性气体（N₂，Ar和CO₂）氛围中乙烷的可燃极限.在3种惰性气体中，CO₂对可燃极限影响最大.对于可燃下极限，Ar和N₂使其轻微降低，而CO₂使其从3.40%增至4.65%.可燃上极限变化更显著，当惰性气体体积分数从10%增至80%时，CO₂使其从51.5%降至8.0%，降低了43.5%，而Ar和N₂分别使其降低39.0%和40.0%.为探究影响原因，使用极限层流燃烧速度法分离了惰性气体的稀释、化学、热力学和辐射作用的影响.结果表明，N₂仅有稀释和辐射作用的影响，而Ar和CO₂存在4种作用的影响.在可燃下极限处，N₂的稀释作用影响最强，占总影响的99.2%，Ar和CO₂的热力学作用影响最大，分别占总影响的64.4%和51.4%；对于可燃上极限，稀释作用的影响始终最大.

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地源热泵与焦炉煤气基CCHP深度耦合的联供系统

冯明杰, 王登亮, 夏毓谦, 刘晟晖

2025, 46 (10): 81-88. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240056

摘要 ( 242 )

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为了充分利用冷热电多能联供(CCHP)子系统的余热，提高能源的利用效率，并与我国的能源现状相适应，将级联地源热泵与焦炉煤气基CCHP进行深度耦合，提出了一种新型的多能联供系统.基于Aspen Plus平台，对该系统进行了模拟运行、热力学分析和关键参数的灵敏度分析.结果表明：系统的一次能源利用效率和效率分别达到95.12%和35.12%，高于常规系统的83.80%和31.80%.压缩机、循环泵的效率较高，换热器的效率相对较低.损失主要发生在燃烧室和烟水换热器，分别占整个系统总损失的48.7%和29.9%.当其他参数值一定时，采暖循环水中间温度和上级循环压缩机出口压力与级联热泵循环子系统的功耗呈正相关，蒸发器压力与级联热泵循环子系统的功耗近似呈负相关.

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1 400 ℃氩气气氛条件下CaO-Al₂O₃-Ce₂O₃-CaF₂渣系的相平衡关系

叶江盛, 刘承军, 梁志刚, 王野光

2025, 46 (10): 89-95. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240059

摘要 ( 268 )

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为填补稀土钢冶金渣系热力学研究和热力学数据的空白，通过高温热力学平衡实验并结合扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）等检测分析手段，研究了CaO-Al₂O₃-Ce₂O₃-CaF₂渣系在1 400 ℃氩气气氛条件下的相平衡关系及液相区分布，并绘制出相应的等温相图.在氩气气氛条件下，CaO-Al₂O₃-Ce₂O₃-CaF₂渣系在1 400 ℃共存在8个平衡共存区，包括单一液相区、4个两相平衡共存区（L+C₁₁A₇F，L+C₂A₃Ce，L+C₂ACe，L+CA₂）以及3个三相平衡共存区（L+C+C₂ACe，L+C₂ACe+C₁₁A₇F，L+CA₂+C₂A₃Ce）.通过两相平衡共存区中的液相面确定了CaO-Al₂O₃-Ce₂O₃-CaF₂渣系在1 400 ℃氩气气氛条件下的液相区范围.

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高碳钢小方坯机械压下过程变形行为数值模拟

高宇波, 包燕平, 王敏, 王郢

2025, 46 (10): 96-103. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20249012

摘要 ( 281 )

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通过建立与高碳钢小方坯连铸机械压下过程相匹配的三维热力耦合数值模型，从外观变形、两相区变形以及应变等方面对该过程中铸坯的变形行为进行了分析研究.研究结果表明，高碳钢小方坯机械压下过程的变形行为与压下量及实施压下的位置密切相关.压下量增大，铸坯外观变形和由压下导致的两相区减少面积增加，内部产生的应变也呈增大趋势，而压下效率则随着压下量的增加而降低；随着压下位置的提前，铸坯两侧向宽度方向扩展的变形趋势增强，压下效率增加，且随着压下位置对应中心固相率的降低，铸坯中心区域受沿宽展左右两侧拉应变的强度和区域均呈现增大趋势.

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金属熔丝成型17-4PH制品尺寸收缩理论与实验研究

姜世杰, 王菲, 李曙光, 许子沼

2025, 46 (10): 104-112. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240013

摘要 ( 187 )

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金属熔丝成型（metal fused filament fabrication, MFFF）样件尺寸在脱脂/烧结过程中会明显收缩，影响成型精度和实际应用.为明确收缩机理以提出有效的解决措施，首先建立了烧结样件尺寸收缩率的理论模型，完成尺寸变化过程的理论解析；然后，成型17-4PH不锈钢烧结样件并使用扫描电子显微镜确定其截面的微观结构；对比分析理论与实验结果，验证模型的正确性；最后，分析模型的敏感性，讨论了烧结升温速率、最高温度保持时间、生坯样件表观密度对MFFF样件尺寸收缩率的影响规律.结果表明，样件的尺寸收缩率呈各向异性特点（竖直方向略大于水平方向）；生坯样件表观密度对烧结样件尺寸收缩率的影响最为显著，其次是烧结升温速率和最高温度保持时间.

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置换通风对局部排风的影响及通风效率分析

林秀丽, 周雨虹, 柳静献

2025, 46 (10): 113-122. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240066

摘要 ( 220 )

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置换通风与移动式局部排风耦合的方式可改善大空间厂房非固定点位焊接烟尘的控制效果，但通风参数对控制效果的影响尚需明确.本文通过数值模拟，探讨了局部排风罩口至焊接点距离、罩口风速、焊接点与置换送风口的相对位置等参数变化时，置换通风送风速度、角度对局部排风罩烟尘捕集效率的影响，并分析了耦合通风效率.结果表明，送风角度为0°（水平）时，置换送风速度越大对局部排风影响越大；局部排风罩口速度越大，距焊点越近，烟尘捕集效率受置换通风影响越小.焊接点距送风口越近，局部排风受置换通风的影响越大，增大送风角度可减弱影响.耦合通风效率高于单一置换通风效率，在15 min内可稳定到80%.研究结果可为耦合通风系统设计和管理提供依据.

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矿柱扰动下相邻采空区覆岩冒落机理及治理方法

曹建立, 任凤玉, 张东杰

2025, 46 (10): 123-131. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240069

摘要 ( 146 )

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相邻采空区之间矿柱通常会积蓄大量能量，一旦矿柱失稳将引发大规模冒落危害事故.基于此构建了采空区诱导冒落力学模型，通过物理实验与数值模拟研究了相邻采空区覆岩冒落特征与机理，提出了诱导冒落矿柱治理相邻采空区新方法.结果表明：矿柱的存在能够承载一定的能量积蓄，使矿柱上方覆岩发生一定程度变形和破坏.矿柱消除后，上方岩体发生冒落，冒落块体整体较小，不易发生大规模整体冒落，可避免发生冲击气浪灾害；应力拱反复形成与消散使得采空区上覆岩层呈现断续冒落特征，采空区上覆岩层内部拉伸损伤的发展与贯通是覆岩裂隙发育直至冒落的主要诱因.通过工程实践表明，该方法具有安全、低成本特点，可为类似条件采空区治理提供指导与借鉴.

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饱和砂岩冻融循环损伤演化特性

徐涛, 邱景畅, 袁阳, 许斌

2025, 46 (10): 132-142. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240070

摘要 ( 122 )

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为揭示寒区岩体工程中岩石在冻融循环作用下变形损伤机制，通过室内冻融循环试验、低场核磁共振试验以及声发射监测试验对饱和砂岩孔隙度变化和宏观强度力学特性进行了分析，建立了饱和岩石冻融循环温度-渗流-应力-损伤耦合模型并进行了验证，开展了饱和砂岩在不同冻融循环次数下孔隙度变化及损伤演化数值模拟.研究结果表明：随着冻融次数增加，砂岩孔隙度增长速率变快，单轴抗压强度降低，且下降速率逐渐加快.孔隙尺寸与数量的变化引起岩石中砂岩强度降低.冻融受载荷作用下砂岩损伤是冻融损伤和载荷损伤共同作用的结果，且随着应变增加，砂岩的损伤变量最终趋于1.研究结果可为寒区岩石力学特性研究提供了理论参考和试验依据.

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缓倾斜薄矿脉连续开采地压控制机理试验研究

李坤蒙, 李峥嵘, 熊志朋, 李元辉

2025, 46 (10): 143-150. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240082

摘要 ( 177 )

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针对传统房柱法及全面法开采缓倾斜薄矿脉时存在的产能低、矿石损失大、地压灾害频发等问题，以三道沟金矿为背景，基于新型预应力膨胀支柱技术，开展缓倾斜薄矿脉多采场开采室内相似试验.通过对比无支护与预应力膨胀支柱支护条件，揭示了围岩变形、应力分布及破裂演化规律，并分析了顶板破坏模式.研究表明：相较无支护工况，预应力膨胀支柱可使顶板变形量降低约44%，显著缓解浅部采空区应力释放及深部岩体、底柱的应力集中；围岩仅发生局部失稳，有效避免了顶板突发性垮塌灾害，为缓倾斜薄矿脉连续开采的围岩稳定性控制提供了理论支撑.

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