基于仿射变换与模板更新策略的目标跟踪方法

提出了一种自适应跟踪算法,其主要思想是用六个仿射变换参数来表征图像中目标区域的运动,由当前位置图像与模板图像的差分图像可以求取这些参数,并进一步用这些参数来预测目标的运动和跟踪目标。在实际跟踪过程中,又采取一种有效的相似性度量方法,用它来决定是否修改模板,以及如何修改。     

MUX中的信号串扰分析及其分组分层设计

多路模拟开关（MUX）广泛应用在各种智能仪器之中,MUX的特征对智能仪器的性能有很大影响,本文对MUX中所存在的固有的信号串扰缺陷进行了比较详尽的理论分析,并且针对这种缺陷提出了MUX分组分层,信号错位的设计方案,从而基本消除了在MUX中各通道之间存在的信号串扰现象,大大提高了前置通道的稳定性及测量的精度。     

人工挖孔变形桩的三维有限元分析

变形桩是一种新的桩形。它改变了桩身截面的局部形状 ,同时具有摩擦桩和端承桩的优点。本文对大直径人工挖孔钢筋混凝土变形桩的荷载传递进行了三维有限元分析 ,结果表明变形桩在承力机理上显示出明显的优越性 ,它充分挖掘地基土的承载力 ,使单桩承载力得到大幅度的提高。     

基于原型监测资料的拱坝温度场分析

基于温度原型监测数据,在对环境温度进行研究的基础上,分析了隔河岸大坝运行期的准稳定温度场的分布及变化规律,为清江隔河岩大坝安全评价及温度荷载的反演提供了重要依据。     

蓄势待发的神舟号载人飞船

我国定于2003年第4季度发射第1艘载人飞船——神舟5号,它将在全球产生巨大影响,使我国成为世界第3个发射自主研制开发载人航天器的国家。一、 我国载人航天为什么要从飞船起步载人航天是当今高技术中最具挑战性的领域,体现了一个国家的综合国力和整体科技水平。随着我国国民经济和科学技术的不断发展,1992年1月,党中央批准研制载人飞船工程。自此,我国的载人航天工程正式启动。1999年11月20日我国成功发射了自行研制的第1艘飞船神舟1号,成为世界上第3个发射宇宙飞船的国家。此后,又分别把神舟2、3、4号送上九重天。那么,至今,人类已研制出宇宙飞船、航天飞机和太空站3种航天器,我国为什么要从载人飞船起步呢？在1992年开始研制载人飞船之前,我国“863”高技术航天领域的专家们曾为这个问题进行了几年的研究,对从研制飞船起步和越过载人飞船直接发展航天飞机的多种技术方案进行了充分的论证、比较和分析,甚至激烈的争论过。最后,根据我国的国情和国力,决定从飞船起步,并起了一个有中国特色而且非常动听的名字——神舟号。同时,考虑到我国在运载火箭和返回式卫星方面已拥有相当坚实的技术基础和丰富的研制经验,以及有可能借鉴国外研制载人飞船的经验,所以,我国飞船的起点非常高,一开始就瞄准了当代最先进的第3代飞船——3舱式载人飞船。二、 先进的神舟号载人飞船神舟号飞船由轨道舱(也叫工作舱)、返回舱(又称座舱)、推进舱(或叫服务舱、设备舱、仪器舱)和1个过渡段组成。轨道舱位于返回舱前面,这是为了增加航天员的活动空间。它里面装有多种试验设备和实验仪器,可进行对地观测。其两侧装有可收放的大型太阳能电池翼、太阳敏感器和各种天线以及各种对接机构。返回舱位于飞船中部,是载人飞船发射和返回过程中航天员乘坐的舱段,也是飞船的控制中心,因而必不可少。它不仅和其他舱段一样要承受起飞、上升和轨道运行段的各种应力和飞行环境,而且还要经受返回时再入大气层阶段的减速过载和气动加热。舱内设置了可供3名航天员斜躺的座椅,座椅前下方设有仪表盘和控制手柄、光学瞄准镜,还装有照明灯和通信设备等必需的设备。其为密闭结构,前端有舱门,供航天员进出轨道舱使用。推进舱紧接在返回舱后面,通常安装推进系统、电源、气瓶和水箱等设备,起保障和服务作用,即为飞船提供动力,进行姿态控制、变轨和制动,并为航天员提供氧气和水。推进舱的两侧还装有20多平方米的主太阳能电池翼。过渡段在飞船顶部,用于与其他航天器对接或空间探测。飞船顶部还有1个高8米的逃逸救生塔,它装有10台发动机。在发射飞船的火箭起飞前900秒到起飞后160秒期间(0～110千米),如发生故障,它能拽着返回舱和轨道舱与火箭分离,并落到安全地带,使船上的航天员转危为安。神舟号飞船返回时,返回舱落到地面,推进舱被抛弃,而轨道舱则留轨工作半年。这是我国飞船与众不同之处。国外的做法是：航天员返回后,飞船的轨道舱就废弃在轨道上了。我国的神舟号飞船却具有“留轨利用”的功能。留在轨道上的轨道舱由太阳能电池翼继续供电,舱内的仪器设备能在无人值守的情况下,像卫星一样自主地工作半年左右,因此能充分发挥飞船的“余热”。三、 载人航天的7大系统进行载人航天仅有载人飞船是远远不够的。载人飞船的发射、运行和返回,离不开运载火箭、航天员选拔与训练、载人航天发射场、航天测控网和返回着陆场等系统的支持与保障。所以,我国载人飞船工程是由载人飞船系统、运载火箭系统、航天员系统、应用系统、发射场系统、测控通信系统和着陆场系统7个系统组成。运载火箭的可靠性是影响航天员安全最主要的因素。载人航天用的运载火箭除了要有足够大的推力外,还必须保证高可靠性。发射我国神舟号飞船的长征-2F火箭能把飞船送入200～450千米高的轨道。其上增加了故障检测系统和逃逸救生系统。火箭飞行的可靠性达97%,航天员的安全性达99.7%。航天员系统具有较大的特殊性,这是一个以航天员为中心的医学和工程相结合的复杂系统,涉及到航天生命科学和航天医学工程等许多重要领域。航天员系统一般包括航天员的选拔与训练、航天员的医学监督与保障、航天环境医学、航天工效学、航天员个人装备、航天员的营养与食品、航天员选训中心等。应用系统的主要任务是利用载人飞船的空间实验支持能力,开展对地观测、环境监测,进行材料科学、生命科学、空间天文学和流体科学等实验。载人飞船的发射场在选址时,除应具有发射其他航天器的条件之外,还必须更多考虑人的安全问题,如雷电天气较少,有较好的空中和地面电磁环境;火箭的发射方向上近百千米范围内最好没有高山密林和较集中的居民点等。当航天员乘坐飞船在太空飞行时,还需要强大的地面支持,靠测控通信系统保持天地之间的经常性联系。我国的载人航天测控网包括北京航天指挥控制中心、西安卫星测控中心、陆地测控站、海上测控船以及连接它们的通信网,其技术达到了世界先进水平。西安测控中心、各地的测控台站和测控船在北京航天指挥控制中心的指挥调度下,可保证神舟号在上升段的测控通信覆盖率达到100%,并能完成在轨运行和返回阶段的重点弧段的测控通信。载人飞行必需建设可供返回用的着陆场。由于飞船使用降落伞回收,所以着陆场的要求不像机场那样高。其主要任务是完成飞船着陆前后的测量通信、飞船着陆后的搜索回收、营救航天员和对舱内的有效载荷进行处置。着陆场要有足够大的面积以适应较大落点偏差的情况。我国根据国情和飞船运行轨道特点,在内蒙古草原上建造了主着陆场,并备有酒泉副着陆场,还设立了若干陆上应急救生区和海上应急救生区,以防备出现各种特殊情况,保证飞船安全着陆和顺利回收。四、 4艘飞船步步高至今,中国已成功发射了4艘神舟号试验飞船。神舟1号首次采用了“三垂”新模式,即在厂房完成对飞船、火箭联合体进行的垂直总装和测试,然后将其整体垂直运至发射场,最后进行垂直测试与发射。中国在原有的航天测控网基础上新建的符合国际标准体制的陆海基航天测控网,也在这次发射试验中首次投入使用。与神舟1号试验飞船相比,神舟2号飞船的系统结构有了新的扩展,技术性能有了新的提高,飞船技术状态与载人飞船基本一致。神舟2号首次在飞船上进行了空间天文和空间物理及微重力环境下的空间生命科学和空间材料等领域的实验。神舟3号的飞船技术状态与载人状态完全一致,提高了载人航天的安全性和可靠性。飞船上装有能模拟人体代谢和人生理信号等的“模拟人”,它能够定量模拟航天员在太空中的重要生理活动参数,这也是我国一个创新。神舟3号还增加了逃逸与应急救生功能。在飞船的待发和上升段,一旦出现危及航天员生命的情况,可以由地面或飞船发出指令,把装载航天员的舱体与火箭分离开来,让航天员得以逃生。神舟4号飞行试验是无人状态下考核最全面的一次。在充分继承前3艘无人飞船成熟技术的基础上,这艘飞船增加了人工控制和在轨自主应急返回等多项功能。科技人员共设计了8种救生模式,以确保飞船发射后的不同阶段若出现意外都能保证航天员安全返回地面。神舟4号飞船搭载了两个穿航天服的“模拟人”,旨在对船内环境控制与生命保障系统进行更全面考核,以便对获得的大量数据进行分析,进一步验证船内载人的安全性、可靠性,为中国今后真正实施载人飞行奠定基础。以“模拟人”这种无生命载荷取代动物,在飞船内模拟、检验飞船载人状态,这是中国科学家在世界上的首创。在飞行中,载人航天应用系统、航天员系统、飞船环境控制与生命保障分系统全面参加了试验,先后在太空进行了对地观测、材料科学、生命科学试验及空间天文和空间环境探测等研究项目;预备航天员在发射前也进入飞船进行了实际体验。飞船在轨飞行期间,船上各种仪器设备性能稳定,工作正常,取得了大量宝贵的飞行试验数据和科学资料。我国已经成功发射的4艘“神舟”飞船,基本上都是在相对较为寒冷的季节发射升空的。这种情况不是巧合,主要原因如下：航天发射是一项庞大的系统工程,飞船上天后,要由航天测控网对飞船实施测控管理和回收。这个测控网由多个国内测控站、国外测控站和我国的4艘远望号远洋航天测量船组成。在对飞船实施测控的过程中,远望1、2、3和4号远洋航天测量船同时分布在太平洋、印度洋和大西洋的指定海域,除了远望1号外,其他3艘测量船的任务海域都在纬度相对较高的南半球。那里的海况在南半球的春夏季节要好一些,秋冬季节则极为恶劣,尤其是在冬季,不要说在海上执行航天测控任务,就是正常航行都难保安全。为此,“神舟”飞船的发射要尽量避免安排在南半球的冬季。五、 新船更上一层楼中国已经基本建成高安全、高可靠载人航天研制试验体系,神舟5号飞船各项准备工作进展顺利,飞船已完成总装总测阶段,搭载的科研设备都通过验收,现正整装待发。中国的载人航天梦想即将实现。据悉,神舟5号拟在白天发射。以往神舟号飞船的发射时间一般在凌晨和子夜,其最重要的原因是便于飞船发射升空时,地面的光学跟踪测量仪易于捕捉到目标。而神舟5号将在白天发射主要是考虑到白天温度将有利于发射人员工作,也易于在意外情况发生时,充分保障航天员的人身安全。神舟5号与神舟4号基本相似,所不同的是神舟5号的头部是圆柱体,而神舟4号的头部是半球体;神舟5号舱内比较空,为的是尽可能给航天员留出空间,神舟4号里面则装满了实验仪器和物品。实现载人飞行,确保航天员安全是关键。针对航天员的安全问题,神舟5号总设计师戚发轫院士说,中国有信心保证航天员的安全。他说：“我们在设计飞船时有一个原则,就是飞船的每一个系统要做到‘一次故障,正常飞行;二次故障,安全返回’。换句话说,当一个系统第一次出现故障时,要做到飞船能正常运行,出现第二次故障时,能保证航天员安全返回。”神舟5号飞船认真汲取前4艘飞船的研制经验,在诸多关键技术方面又进了一步,安全性、可靠性万无一失。比如,轨道舱和返回舱连接处需要多个螺栓来加固,但当两个舱在太空分离时,螺栓需要立即“松绑”,也就是“连要连得可靠,断要断得干脆”。这就是舱段之间的连锁技术。通过前几次上天测试,这项技术将在神舟5号得到升华。此外,像飞船如何进行空中姿态调整,穿过稠密大气层时如何不被烧蚀,如何利用空气作用安全着陆等技术环节,在总结以往经验的基础上都一一得到完善。六、 中国载人航天的“三步走”战略中国载人航天将实施“三步走”的发展战略。中国在成功发射4艘无人试验飞船的基础上,即将实现载人飞船的历史性突破,然而这只是第一步。第二步是除继续用载人飞船进行对地观测和空间试验外,重点要完成出舱活动、太空交会对接试验和发射长期自主飞行、长期有人照料的空间实验室,尽早建成中国完整配套的空间工程大系统,解决中国一定规模的空间应用问题。第三步是建造更大的长期有人照料的太空站。因此,未来几年中国将突破以飞船交会对接、空间实验室、卫星组网和月球探测等为代表的一批航天关键技术。这批关键技术的突破,不仅为实现载人航天,还将为中国今后进行深空探测、和平利用外层空间做准备。     

“碳”、“炭”用法之浅见

科技名词的统一和规范化标志着一个国家科技发展的水平。我国从出版工作角度,对科技书刊、文献的用词要求也有严格的规定,科技名词使用的统一、规范是衡量出版物质量的重要要素之一。然而,遗憾的是,目前科技文献中,名词不规范的情况很多,不仅一般书刊中存在,而且在许多工具书,如各类词典、百科全书中对科技名词的使用也比较混乱。对“碳”、“炭”的使用就是一例。本文对科技文献中“碳”与“炭”使用的混乱情况、正确使用的原则以及选用差错的分析三方面谈点粗浅意见。一、“碳”与“炭”使用混乱“炭”字是我国古代汉语中就有的,而“碳”字是近代社会西方化学传入我国后才出现,并于1932年颁布的《化学命名原则》正式确定C元素以“碳”字表示。但是人们在使用时出现了混乱。现举例如下：在《英汉化学化工词汇》一书中,含有“碳”和“炭”字的词条有200多条,其中关于元素C的条目都用带石字旁的“碳”,如碳环、碳键、一氧化碳、碳化硅等。关于“炭”的条目,如木质炭(carbolignius)、炭黑(carbon black)、活性炭(activated carbon)、炭砖(carbon brick)、炭精棒(carbon stick)等等,其“炭”的用法是正确的;而该书碳纤维(carbon fibre)的“碳”是用错了。《英汉冶金工业词典》中,含有“碳”和“炭”的词条400余条,使用也不规范。有的如,碳钢(carbon steel)、渗碳(carbonation)、脱碳(carbon drop)、碳扩散(carbon diffusion)、炭黑(carbon black)等使用正确;而有的如,碳块(carbon block)、碳砖(carbon brick)、碳棒(carbon rod)、碳素制品(carbon product),“碳”的使用有误。《中国冶金百科全书·耐火材料》一书中,碳砖(carbon brick)、铝碳砖(alumina carbon brick)、碳管炉(carbon tube furnace)中“碳”字使用不妥。《材料大辞典》中,activated carbon fibre为活性炭纤维、activated carbon为活性炭是正确的;而carbon fibre为碳纤维、carbon brick为碳砖,是用错了。《朗文—清华英汉双解科技大辞典》中,碳黑、碳刷(carbon brush)、碳纤维的“碳”字,均用错。《现代汉英辞典》中,对“碳”与“炭”的使用比较混乱,有的地方carbon black为炭黑,有的地方又为碳黑;carbon rod一处为炭精棒,另一处又为碳精棒;把carbon brush也错为碳刷。《汉字英释大辞典》中,碳钢(carbon steel)用对了,而碳黑(carbon black)、碳砖(carbon brick)、碳纤维(carbon fibre)也是用错了“碳”字。有影响的《中国大百科全书·矿冶卷》及《中国百科大词典·7》中,“碳”、“炭”的使用也出现差错,例如carbon brick为碳砖,carbon fibre为碳纤维。为什么连这些工具书都出现“碳”与“炭”用法的差错、不规范和混乱呢？我想是由于人们的习惯,以及对“碳”和“炭”的科学性的认识上有所模糊所致。二、“碳”与“炭”的选用原则1.严济慈先生60多年前说过,“凡百工作,首重定名,每举其名,即知其事”。古代的孔子曾经说：“名不正,则言不顺”,指出了名实相符的重要性。如何做到名实相符呢？我国汉语文化博大精深,使用科技名词时,要按照科技的内涵,要符合科技规律及汉语文字结构特点,既要同国际上使用的名词衔接,又要注意惯例和约定俗成。2.全国科学技术名词审定委员会公布的《冶金学名词》中,对“碳”、“炭”二字采用的原则,我十分赞同。即：凡涉及化学元素或化学组成有关C(碳)的名词用“碳”;含纯C(碳)的物质也用“碳”;有不恒定量及不恒定化学组成的不纯含C(碳)物质,则按我国惯例,均用“炭”。三、“碳”、“炭”二字在科技文献中使用差错的分析“碳”、“炭”二字在科技文献中使用差错较多,如上面所述的9种词典工具书中竟还存在各种差错。究其原因,主要是对其科学涵义理解不深或理解有误。1.从科学涵义上看,碳是一种化学元素,碳为100%C;碳的化合物有恒定的含碳量,可以从分子式计算出来。因此,除元素C用“碳”外,含纯C的物质也用“碳”。如近代发现的碳60是纯碳,系由60～70碳原子组成的内空外呈球形的结构体,人们称其为球碳。再如,纳米碳管是以纳米小颗粒碳制成的细管,系纯C(碳)材料,所以称为纳米碳管,而不是纳米炭管。carbon electrode不是纯C(碳),应称作“炭电极”,而由光谱纯或高纯碳制得的电极——光谱纯电极则应该用“碳电极”。此外,对于其他涉及元素C的名词也均应用“碳”,如碳钢、碳键、碳环等;作为主体参与物理过程和化学反应的C应该用“碳”,而不能用“炭”,如渗碳、脱碳、碳化等。2.从科学涵义上看,炭不是纯碳,是一种含碳量、杂质的组成和含量,以及物理、化学性质上均不恒定的含碳物质。按此科学涵义我们再分析一下“炭”与“碳”的正确用法。炭黑(carbon black)的主要成分是元素碳,并含有少量氧、氢和硫。炭砖(carbon brick)是以碳为原料,加入适量结合剂制成的高温中性耐火制品,其原料包括无烟煤、焦炭和石墨,以及沥青、焦油和蒽油等结合剂;炭纤维(carbon fibre)是由许多含碳量高(为90%～99%)的人造纤维或合成纤维在特定条件下制成的无机高分子纤维;炭块(carbon block)在冶金工业上应用的有高炉炭块、铝电解用炭块、电炉用炭块3种。它们是含碳物质,但不是纯C,也不是化合物。国家标准中规定其灰分含量不大于8%;炭电极(carbon electrode)也不是纯C,是以无烟煤和冶金焦为原料,或是以石油焦和沥青为原料制成的炭制品,如用于铝电解的炭阳极中杂质主要是铁、硅、镍和钒等金属氧化物,还有非金属的磷和硫等。从上面分析中可以看出,上述含碳物质,应该用“炭”字,而不能用“碳”。而本文第一部分中举出的错用“碳”字的例子,是没有把握住“炭”的科学涵义之故。四、结论“碳”、“炭”不仅有不同的科学内涵,而且考虑到两个字的形成过程以及人们的习惯用法,弃“碳”不用而用“炭”、或废“炭”而全部用“碳”,都有失偏颇。对“碳”、“炭”的使用,应按照其科技的概念和内涵,符合科技规律,又考虑到习惯,按文中所述原则,在文献中视具体情况准确地选用。本人作为一名科技出版工作者,十分关注科技图书的用词统一与规范,故撰写此文表示自己的粗浅见解,与同仁商榷。     

轻质聚合物干粉抹面砂浆抗压强度与抗冻性

外墙抹面砂浆作为建筑物外表层常年受到冻害侵扰,为有效缓解冻害破坏及厘清劣化机理。以空心漂珠作细集料,掺入聚合物干粉与重钙制备不同水灰比的轻质抹面砂浆,通过正交试验,揭示水灰比、可再分散乳胶粉掺量及重钙掺量对抗压强度和抗冻性能的影响规律,并探讨砂浆性能变化的微观机理。结果表明：水灰比对抗压强度影响显著,可再分散乳胶粉掺量次之,重钙掺量影响最小。对于抗冻性能可再分散乳胶粉掺量影响显著,重钙掺量影响最小;在不同养护龄期下,水灰比对抗压强度影响较大,可再分散乳胶粉掺量对抗冻性能影响较大。若将水灰比控制在0.35附近,可再分散乳胶粉掺量与重钙掺量保持在3%以内,虽然抗压强度小幅降低,但抗冻性能优异。综合考虑抗压强度和抗冻性能的实际需求,外墙抹面砂浆的抗冻性能重要程度远大于抗压强度,基于此,可确定干粉抹灰的最优配比为水灰比0.37、可再分散乳胶粉掺量2.8%、重钙掺量3.9%。此外,也可结合实际工作环境与工程要求,设计不同配比的干粉抹灰。     

变压器绝缘油老化产物的紫外可见光谱特性

绝缘油是变压器中的重要组成物质,其品质直接影响着绝缘系统的性能以及变压器的运行安全。绝缘油老化过程将导致其绝缘及散热性能下降,进而引发故障。因此,变压器绝缘油的分析检测是了解变压器工作状态的重要手段,分析结果是变压器检修及更换新油的参考依据。本文利用紫外—可见吸收光谱,对不同工作年份的绝缘油进行了光谱分析,得到了绝缘油老化程度与其紫外光谱特征的关联。进一步对糠醛这一标志性老化产物的紫外光谱进行了深入研究,结合量子化学计算,解析了糠醛紫外—可见光谱特征对应的电子跃迁机制。研究结果证实了紫外—可见光谱用于分析变压器绝缘油老化程度的有效性,相关结果可作为变压器检测的参考依据。     

大颗粒气力输运的CFD与EDEM耦合计算方法

为掌握冰雹颗粒抛射运动过程规律,以支撑冰雹抛射装置设计,需进行冰雹颗粒气力输运过程计算。通过计算流体力学与离散单元法双向耦合进行冰雹等大颗粒气力输运问题的模拟仿真。通过进行不同气源压力、不同抛射管径、不同抛射管长、不同冰雹流量条件下的计算及对比,得到随着气源压力的增大,冰雹抛射速度逐渐增大,气流流量逐渐增大;随着抛射管径的增大,冰雹速度逐渐增大,气流流量平方级增长;随着抛射管长的增大,冰雹速度基本保持不变,气流流量略有减小;随着冰雹流量的增大,冰雹速度逐渐减小,气流流量逐渐减小。     

不同环境温度下的织物芯输送带压陷滚动阻力仿真研究

随着带式输送机绿色节能要求的提高,如何有效减小压陷滚动阻力成为重要课题。为研究环境温度对带式输送机压陷滚动阻力的影响规律,并克服实际工程数据检测难这一困难,提出了一种围绕环境温度的有限元仿真方法。以织物芯带式输送机为研究对象,通过SolidWorks建立三维模型,之后利用ANSYS Workbench有限元分析软件开展在不同环境温度下的压陷滚动阻力仿真研究,其中使用Mooney-Rivlin的两参数模型定义输送带覆盖层材料。结果表明,环境温度的升高使得压陷滚动阻力逐渐减小。研究结果为带式输送机绿色节能提供了依据。