DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 互联网 + 物流的价值链重构模式 结合上述互联网+物流的价值链重构特征，在物流活动中反映为物流流程“中介化−”。物流流程是一系列共同给客户创造价值的相互关联活动的过程，通过不断发展、完善、改进物流流程，保留、补充或强化某些必要的物流环节，或简化、取消、替代某些不必要的物流环节[ 4 ] ，并应用EPC、IOT等信息技术，以实现互联网 + 物流的“中介化−”，提升物流业的整体发展水平。这一模式如图1所示。 3.1. 物流环节的“中介化−”判定 物流流程的“中介化−”中，能否对某些中间环节进行去除或减少，也即判定物流环节是否必要可以从两个方面进行： 1) 是否管理控制所需要的 物流流程的“中介化−”要考虑企业的管理控制需要。物流企业在对物流流程的管理控制中，以管理制度为基础，以防范风险、有效监管为目的，通过全方位建立过程控制体系和描述关键控制点来直观表达物流过程。如果某物流环节为企业加强管理控制所需，为防范风险或形成优势，企业往往需要保留或补充此环节。例如，销售物流流程为：发货订单→审批→正式订单→出货→运输→收货，其中，“审批”环节是管理控制的需要，一般不能消除。 2) 是否为客户所需要的 在客户服务中，物流企业一般会为客户提供远程登录查询物品在运输或库存的状态，对物品进行追踪和定位。这个环节会对所有客户开放，一般是免费的。单就这个环节而言，从企业角度来看，它是非增值的。但从客户角度来看，它是需要的，而且影响到客户对物流企业整体服务的认可价值，因此它也是增值的，只是间接而已。因此，判定某项物流环节是否必要，还要从客户的角度来考虑；考虑某项物流环节是否增值，也同样应该考虑客户的态度。 图1. 互联网 + 物流价值链重构模式 3.2. 物流流程的“中介化−”途径 物流流程的“中介化−”途径包括物流技术更新、物流环节替代、物流环节简化和时序调整。由于物流技术水平在短期内难以提高，因而物流流程的“中介化−”从以下四个方面进行。 1) 物流环节取消 在“中介化−”下，对于不必要保留的物流环节，不必再花时间研究如何改进，直接取消这一环节，以达到改善物流作业程序、提高物流作业效率的目的。 2) 物流环节简化 对于有必要保留的物流环节，可以进行必要的简化，这种简化是对工作内容和处理环节身的简化。通过简化，在保留该物流环节功能的基础上可以在一定程度上因为省去一些步骤而降低物流活动总成本。 3) 物流环节替代 对于有必要保留的物流环节，如果不能进行简化，可进而研究能否替代。这种替代，可以是合并替代，某几个物流环节进行合并为一个新的环节；也可以是整合替代，通过引入某一物流作业系统(如自动化分拣等)将原来的部分物流环节整合。 4) 程序重排 物流环节取消、简化或替代以后，还要将所有物流程序合理排序，或者在改变其他物流环节顺序后，重新安排新的物流作业顺序和步骤。在这一过程中还可进一步发现可以取消、简化和替代的内容，使物流作业更有条理，物流效率更高。 3.3. “中介化−”下的重构策略 对于物流环节“中介化−”后判断为必要的物流环节，需要进行保留和补充。对这些物流环节，可以通过价值分析法对物流流程进行改进，或者运用信息化的手段提高物流环节的功能(效率)，降低物流环节的成本，使其尽可能的增值[ 5 ] 。与此同时，借助于EPC、IOT等信息技术可去掉冗余的物流组织，形成物流活动整体上的高效协同价值。 1) 流程替代 价值分析法原本是通过材料替代来降低产品成本，这一方法同样可以应用于服务业，即通过物流流程的替代来降低物流服务成本。例如，海尔、联想在最初的物流活动中，自己负责采购、运输/配送和库存管理，而通过流程替代，可将前述物流流程替代为供应商管理库存模式(Vender Managed Inventory， VMI)，不仅使得自己原来的采购物流流程得到了简化，而且采购物流成本大大降低。通过局部流程替代，实现物流流程的“中介化−”，以增强物流活动的功能和提高效率。 2) 管理信息化 引入物流信息系统对部分物流环节进行集成(Integration)，或引入自动化或半自动化技术对部分人工物流环节进行替代，可以在提高物流功能的同时降低成本。例如，在某销售物流流程优化过程中，原有手工作业方式下的销售物流订单审核流程为：首先，依据客户订单信息，填写台帐；然后，由销售、物流、生产、质管、财务等部门根据企业的库存、产能、客户信用额度等因素进行评估，以确定是否承接该订单；最后，经总经理签字确认。该销售物流流程中的各个环节基本上由人工方式完成，效率较低，反应速度较慢。通过建立物流信息系统，订单的审核就只保留了客户信用额度审核一项，其他各项审核均可通过系统自动完成，销售物流活动的效率大大提高，物流成本自然可以降低。 3) 物流信息服务技术体系的建立与应用 “中介化−”的实现还可借助于“互联网+”环境下的信息技术，如RFID、GPS、GIS传感技术、视频识别技术、物物通信M2M技术等物联网技术，通过对物流作业全过程的计划管理、作业过程监控、物品存储状态监控、设备监控、车辆调度、故障处理、运行记录等，实现对物流作业过程的实时监控，替代传统人工组织可能带来的低效和冗余，提升物流活动的整体价值。例如，在物流园区中，建立基于RFID的仓储系统，将标签附在被识别物品上的表面或内部，当被识别物品进入识别范围内时，RFID读写器自动无接触读写，它去掉了传统的人工作业方式，但同时使仓储系统在作业强度、作业精确度、存储效率等方面都产生了质的飞跃，形成了物流园区高效的协同服务价值。
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user: 4. 结论 互联网 + 物流的实质为传统物流价值链的重构，即对物流流程进行改造和优化。通过不断发展、完善、改进物流流程，减少和消除部分中间环节，形成“中介化−”价值，降低物流运营中的交易成本，并利用大数据辅助物流管理决策，同时，借助于EPC、IOT等信息技术，实现物流运营和交易活动的透明、公开，整体提升物流业的发展水平。
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user: 摘 要 随着移动技术的不断创新和移动终端渗透率不断提高，移动营销正在改变世界。通过运用文献归纳法和内容分析法，对移动营销领域的已有研究成果进行分析，并从移动营销与移动4I理论、移动营销策略、移动消费者行为、移动营销应用与移动营销价值及其未来发展五个方面进行综述，总结移动营销的发展现状。 关键词 :移动营销，营销理论，研究综述
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user: 1. 引言 随着移动互联网时代的到来，移动营销广为人们所接受，能够直接向目标受众传递个性化的及时信息，通过信息的相连达到营销的目的。移动营销是移动互联网市场的一部分，移动互联网市场主要包括移动购物，移动搜索，移动广告，手机游戏和移动增值等细分领域。随着移动网络建设的完善和终端性能的不断提高，我国移动互联网整体规模不断壮大(如图1)，2013年移动市场规模是2006年的市场规模十倍，其中2010~2013年市场规模增速较快，其主要原因是网络带宽不断改善，用户体验不断提升，智能终端与移动网民数量形成规模，移动购物成为移动互联网市场的重要推力。据中国互联网络信息中心《第35次互联网络发展状况统计报告》数据显示，2014年12月我国手机网民人数为5.57亿人，手机上网使用率为85.8%，智能手机的广泛应用为移动互联网建立了闭合生态圈，移动营销是未来发展趋势。本文通过文献归纳法与文献内容研究的方法，从移动营销的五个研究视角来分析移动营销的研究现状，发现移动营销未来发展的趋势，为企业进行移动营销活动提供借鉴作用。
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user: 2. 研究文献来源与数据特征 2.1. 研究文献来源 移动营销的文献主要分散在管理、营销、商业、信息技术、公司运营、电子商务等研究领域，移动营销也常被称为无线营销和手机互动营销。本文文献主要来源为：1) 通过CNKI数据库进行高级检索(截止2014年12月)，移动营销的相关性较高的中文文献近1900篇，主要选取其中具有代表性的149篇CNKI文献进行研究，高级检索中运用的主题词是“移动营销”、“无线营销”和“手机互动营销”，三者的关系为或含；2) 相关移动营销与营销理论著作。 2.2. 研究文献数据特征 研究文献数据特征样本总量为149篇，通过文献整理，对其进行分类并归纳为五个部分。基于归纳框架的文献数据有如下特点：1) 移动营销与移动4I理论的文献11篇，移动营销策略文献25篇，移动消费者行为文献数17篇，移动营销应用文献数30篇，移动营销价值及其未来发展文献数66篇(如图2)。从数据可知，关于移动营销价值及其未来发展探讨的文献量居首位，其次是移动营销应用，移动工具、方式和技术的研究与创新能够为用户提供更好的体验；2) 根据历年文献分布数量(如图3)分析移动营销的演进过程，2003~2005年是移动营销研究初期，文献量相对较少，2006~2010年文献数量稳定，2010~2014年研究数量递增趋势明显，尤其是2013年~2014年，移动营销发展的基础条件成熟，网络带宽不断改善，用户体验不断提升，移动细分领域模式不断创新改善，智能终端与移动网民数量形成规模，移动营销已成为营销界的热点营销词。 在149篇文献中，学者研究的主题内容及其研究成果存在一定的重合性，本文选取同类引用率较高的高质量的文献为本文研究综述参考来源。 图1. 2006~2013年中国互联网市场规模 图2. 移动营销分类框架下的数量特征 图3. 2004~2014年移动营销文献变化特征
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user: 4. 结束语 在移动互联网时代，企业与消费者交互的方式不断更新，许可式的营销方式更受移动消费者青睐。随着移动营销的不断发展，移动技术及其与移动营销的相关政策将不断被完善，移动营销也将创新营销新方式，移动与社交的结合和基于LBS的移动营销将会是未来营销发展的热点，尤其，随着大数据时代的兴起，移动营销与大数据的结合具有无限潜力，利用大数据的支撑将优化移动营销的精准性，为移动消费者提供更好的营销体验。
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user: 摘 要 为了研究现代轿车前轮定位，针对目前轿车采用较大前轮主销内倾角的特点，本文通过了解转向副回转半径的结构，进而分析转向副回转半径在汽车制动时的作用，最终得出该设计保证了只有单管制动时的方向稳定性。同时，汽车在载荷变换反应或在两侧路面附着系数不同情况下制动，也具有良好的方向稳定性。 关键词 :轿车，主销内倾角，副转向回转半径，负主销偏移距，方向稳定性
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user: 1. 前言 大家知道汽车都有前轮定位，而且也知道前轮定位的作用，也清楚汽车转向时是围绕主销旋转。对于非独立悬挂汽车都有真实的主销，而独立悬挂轿车确没有主销[ 1 ] 。而一般汽车都采用主销内倾角较小的正回转半径，而现代轿车都采用前悬架负主销偏移距，即负转向回转半径的设计，也就是主销内倾角较大的副回转半径。下面就副回转半径做一分析。
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user: 2. 转向副回转半径 对于独立悬挂汽车，特别是现代轿车，前轮都采用独立悬挂设计，虽然没有看得见的真实主销，转向时也没有绕真实的主销旋转，但转向时确围绕一个假想的转向轴线旋转[ 2 ] 。如图1所示EG线。所谓副转向回转半径，就是主销轴线延长线，对独立悬挂装置就是转向节轴线的延长线，与路面的交点位于车轮中心平面的外侧，为副转向回转半径。所谓正转向回转半径，也就是我们平常说的转向回转半径，就是主销轴线延长线，对独立悬挂装置就是转向节轴线的延长线，与路面的交点位于车轮中心平面的内侧，为正转向回转半径。
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user: 3. 转向副回转半径的作用 转向负回转半径的设计是保证制动方向稳定性的一个方面。 现代轿车制动系统除了前后制动力分配比做了调整外，而且结构也作了较大改变，以满足法规及制动方向稳定性要求，同时前轮转向负回转半径的设计也是保证制动方向稳定性的一个方面[ 3 ] 。下面就转向负回转半径如何保证制动方向稳定性作一分析。 现代轿车制动系统多为双管路制动系统，且该液压制动系统采用的是对角线(x型)布置，如图2所示。采用双管路对角线布置可使汽车的行驶安全性大为提高。如果该系统任何一个管路失效时，汽车剩余的总制动力扔有正常值的50%，即一个前轮和另一个后轮仍然起作用，使车体保持原来的行驶方向，而不至于产生侧滑，而保持一定的行驶制动安全性，如图3所示。但是由于前后轮制动力不等，前轮制动力大于后轮[ 4 ] (一般前后制动力比为4:1)，这样肯定会产生一个顺时针回转力矩使汽车向外跑偏，而使汽车制动时不稳定，而失去制动时的方向稳定性，如图4中M b 。 为了保证制动时方向稳定性，消除因前后制动力不等产生的力矩M b 现代轿车采用前悬挂负转向回转半径(主销负偏移距)的设计[ 5 ] ，即通过采用较大主销内倾角，使假想的转向轴线EG与路面交点位于车轮中心平面的外侧，这一措施可使在上述制动情况下前轮制动力Fu产生一个逆时针方向的回转力矩M h 如图4所示，该力矩与前后制动力不等，形成的绕车辆重心轴线转动的力矩方向相反，二者相互抵消，从 图1. 轿车主销负偏移距(负转向回转半径) 图2. 制动装置布置示意图 图3. 一个管路失效后的制动 图4. 单管路制动时所形成的力矩 而保证了只有单管制动时的方向稳定性[ 6 ] 。同时，转向负回转半径使汽车在载荷变换反应或在两侧路面附着系数不同情况下制动，也具有良好的方向稳定性。
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user: 摘 要 以Nafion为离子交换材料，通过离子交换的方法制备了硫堇(Thionine， TH)/有序介孔碳(Ordered mesoporous carbon， OMC)复合材料修饰玻碳电极(Glassy carbon electrode， GCE)，用电化学方法对该修饰电极进行了详细表征，在循环伏安曲线上可以观察到硫堇的一对可逆的氧化还原峰，证明硫堇已经被成功的固定到电极表面；对修饰电极的动力学研究表明电极过程是受表面控制。利用此修饰电极，0 V电位下即可以实现对烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide， NADH)的安培检测，线性范围可达1 × 10 −6 mol∙L −1 ~6 × 10 −4 mol∙L −1 ，检出限达到1 × 10 −7 mol∙L −1 (信噪比为3)，并且能很好的消除尿酸、多巴胺以及对乙酰氨基酚(p-acetamidophenol， AP)的干扰，有希望成为有应用价值的NADH传感器。 关键词 :有序介孔碳，电催化，硫堇，NADH
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user: 1. 引言 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸广泛存在于一切动物、植物和微生物的活细胞中，是目前已知的300多种脱氢酶的辅酶，也是许多生物氧化还原电子传递中的重要物质，但是通常它在电极上的氧化具有较大的过电位[ 1 ] [ 2 ] ，而且其氧化产物易在电极表面吸附而引起电极钝化，这使NADH的直接电化学测量十分困难。为了克服这一难题，人们提出了以醌类、氧化还原染料、金属配合物等作为电子传递媒介体修饰电极的方法来加速NADH的电化学氧化过程，从而降低其过电位[ 3 ] -[ 7 ] 。 吩噻嗪类染料可以介导一些生物大分子和一些简单无机离子在电极上的电化学氧化、还原过程的进行，其中以硫堇作为电子媒介体可以用包埋、交联剂的方式修饰到电极表面，同时也可采用电化学的方法将硫堇聚合到电极表面形成聚合物膜修饰电极，已经报道的聚硫堇修饰电极一般都直接在电极表面进行[ 8 ] -[ 13 ] 。对于以硫堇作为电子媒介体催化NADH已经有了一些报道，蔡称心等人[ 14 ] 以含硫堇的乙腈溶液为电解质在微带金电极上聚合硫堇，制备成的聚硫堇微带金电极可有效的催化NADH；Gao Qiang等人[ 15 ] 将硫堇聚合到screen-printed电极表面，用来检测NADH最低检测线达到3 μM；Huang Minghua等人[ 16 ] 将CNTs/Nafion修饰电极浸泡在硫堇溶液中，得到了硫堇修饰的CNTs/Nafion电极，此电极检测NADH的线性范围为2~400 μM，最低检出限达1 μM。 有序介孔碳本身是很好的良导体，具有较好的导电性，这使其成为一种很新颖的电极材料[ 17 ] -[ 21 ] 。将有序介孔碳与电化学相结合，研究生物活性物质的电催化过程是一项非常有应用前景的研究工作[ 22 ] [ 23 ] 。介孔材料的结构和组成千变万化，不同的介孔材料可以适用于不同的客体的组装。同时，通过调变客体的种类以及组装的方法，在同一主体介孔材料中也可以组装不同的客体物质：这些客体物质可以表现出多种多样的化学物理性质。其中染料分子与介孔材料可形成的主客体复合物，有望为介孔材料开辟新的应用领域。有序介孔碳特有的组成与结构，加之高的比表面积、有序的孔径分布，不但有利于传质，更易于主客体组装，使每单位物质有非常高的表面积和高浓度的活性点[ 24 ] [ 25 ] 。现在对于有序介孔碳的研究多集中于基于有序介孔碳的电池或电容器[ 25 ] ，很少有基于有序介孔碳电极对物质电分析及电催化研究的报道，因此对有序介孔碳及其复合材料的电化学及电催化性质的研究是非常有意义的。 鉴于有序介孔碳的上述优点我们已经成功的将其应用于电化学催化研究中[ 26 ] -[ 29 ] ，并在此基础上将硫堇用离子交换的方法修饰到有序介孔碳修饰电极表面，制备了硫堇/有序介孔碳复合材料修饰电极，实现了有序介孔碳与染料分子的主客体组装。该电极不仅具有有序介孔碳的特性并且含有硫堇这种电子媒介体，应用于NADH的电化学催化显示出了良好的性能，将电位降低到0 V，线性范围为1 × 10 −6 mol∙L −1 ~6 × 10 −4 mol∙L −1 ，检出限达到1 × 10 −7 mol∙L −1 。这是首次将硫堇以离子交换的方式与有序介孔碳形成复合材料来构建NADH生物传感器，制备简单易行，性能优于传统的电极，有希望成为一种新型的NADH电化学传感器。
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user: 2. 实验部分 2.1. 试剂与仪器 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)，硫堇(TH)均购于Aldrich-Sigma公司，有序介孔碳(OMC)由本实验室提供，其它试剂均为分析纯。实验用水为二次蒸馏水，由Milli-Q型石英亚沸高纯水蒸馏器蒸出(Millipore， Bedford， MA)。实验均在室温下进行。 0.1 mol∙L −1 ，pH = 7.0的磷酸缓冲液的配制：首先，用蒸馏水分别配制0.1 mol∙L −1 的磷酸二氢钠和磷酸氢二钠溶液，再取两种溶液适量，用PH计调节混合溶液的pH为7.0，最后装入试剂瓶备用；实验均在PBS溶液中进行。 电化学实验采用CHI 660C 型电化学工作站(上海辰华仪器公司)；标准三电极体系：TH/OMC或OMC修饰的玻碳电极(GCE)为工作电极，Ag/AgCl ( 3 M KCl)为参比电极，铂丝为对电极。 2.2. 硫堇的结构 硫堇(Thionine)，分子式为C 12 H 10 ClN 3 S，结构式如图1所示。 2.3. 传感器的制备 玻碳电极(GCE，直径 3 mm )在0.3和0.05 μm的α−Al 2 O 3 上抛光至镜面，依次在2 mol∙L −1 NaOH、乙醇、二次蒸馏水超声清洗后备用。称取3 mg有序介孔碳在搅拌下分散在6 mL 0.05%的Nafion水溶液中。用微量注射器取5 μL有序介孔碳修饰于处理好的玻碳电极表面，用红外灯烘干30 min，得到有序介孔碳修饰电极(OMC/GCE)。 将OMC/GCE浸入含1 mM硫堇(TH)的DMF溶液中，40 min后取出，再在纯的DMF溶液中浸泡15 min，然后用二次蒸馏水洗净，自然晾干，得到硫堇/有序介孔碳复合材料修饰电极(TH/OMC/GCE)，待用。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. TH/OMC修饰电极电在缓冲溶液中的循环伏安行为 图2为TH/OMC修饰电极表面在0.1 mol∙L −1 PBS (pH 7.0)中的循环伏安图。如图所示，当扫描时出现了一对可逆的氧化还原峰，为硫堇发生电化学反应所引起的氧化还原峰，这对峰的出现证明了硫堇已成功的固定在电极表面上。当扫描16圈后此对峰的峰电流基本不再发生变化，且经过16圈循环伏安扫描后此TH/OMC修饰电极已经稳定，因此我们每次制备此修饰电极时，都在0.1 mol∙L −1 PBS中用循环伏安扫描16圈后再使用。 图1. 硫堇的结构 图2. TH/OMC修饰电极在0.1 mol/L PBS (pH = 7.0)中的循环伏安曲线，扫描速度为100 mv/s 3.2. TH/OMC修饰电极的动力学研究 我们通过CV法对TH/OMC/GCE进行了动力学研究，结果发现随着扫描速度v的增大，峰电流(Ip)和峰峰电位差(DEp)都增加(图3)。 由图4可知，Ip与v成线性关系，表明电极过程是受表面控制的。 3.3. TH/OMC修饰电极催化氧化NADH 图5实线/虚线为各种电极在有/没有1 mM NADH (0.1 mol∙L −1 ， pH 7.0 PBS)中的循环伏安曲线，扫描速度为50 mV/s。如图所示，在Nafion/GCE上，NADH在0.63 V处出现一个氧化峰。当用Nafion/OMC和TH/Nafion/GCE分别修饰电极后NADH的氧化峰峰电位负移到0.25 V和0.05 V处，这说明Nafion/OMC可以有效的降低NADH的过电位。当用硫堇修饰的OMC修饰电极在此溶液中进行循环伏安扫描时，我们可以观察到与此电极在空白PBS溶液中相比较，硫堇的氧化峰电流明显增大，这说明此修饰电极对NADH有较好的催化能力，将NADH的过电位降低到了0 V。由此可知，在OMC/GCE表面引入TH后，该电极将有序介孔碳和硫堇相结合，兼具了有序介孔碳的特点和TH的电子媒介作用，对NADH表现出良好的的催化作用。 3.4. TH/OMC修饰电极对NADH的计时电流响应 由图5(d)可知TH的氧化峰电流随NADH的加入而增加，所以我们选择0 V作为工作电位对NADH进行安培检测。图6为TH/OMC/GCE在0 V的工作电位下对NADH的计时电流曲线。随着NADH的加入，TH/OMC/GCE在较短的时间内可迅达到稳定。TH/OMC/GCE检测NADH的线性范围为1 × 10 −6 mol∙L −1 ~6 × 10 −4 mol∙L −1 ，检出限达到1 × 10 −7 mol∙L −1 (信噪比为3)。 图3. TH/OMC修饰电极在不同扫描速度下的循环伏安图。扫描速度从a到g分别为a: 50 mv/s. b: 100 mv/s. c: 150 mv/s. d: 200 mv/s. e: 300 mv/s. f: 400 mv/s. g: 500 mv/s 图4. 扫描速度与电流关系图 图5. 在0.1 mol∙L − 1 PBS (pH 7.0)中的循环伏安图。(a) Nafion/GCE；(b) TH/Nafion/GCE；(c) Nafion/OMC/GCE；(d) TH/Nafion/OMC/GCE。实线，有NADH；虚线，没有NADH 3.5. 干扰试验 如图7所示，对TH/OMC/GCE进行NADH检测的干扰试验，待背景电流稳定后分别加入 0.2 mM NADH， 0.1 mM 多巴胺， 0.1 mM AP， 0.1 mM 尿酸， 0.1 mM 抗坏血酸。由图可见，除加入抗坏血酸时电流有较大下降外，多巴胺、AP和尿酸对响应电流几乎没有影响。说明该电极能很好的消除多巴胺、AP和尿酸的干扰，有希望成为有应用价值的NADH传感器。 3.6. TH/OMC修饰电极的重现性和稳定性 用该TH/OMC/GCE电极对NADH (浓度为1 mM)的PBS (0.1 mol∙L −1 ， pH 7.0)溶液重复测定8次，相对标准偏差为2.1%，表明该电极有良好的重现性。同时将此电极对NADH (浓度为1 mM)进行连续测定15天(每天平均测两次，不使用时将电极保存在4℃的冰箱中)，其响应电流在前10天的偏差 < 5%，15天后对NADH的响应电流仍为初始电流的80% (图8)，这表明该电极具有良好的稳定性。 图6. NADH的计时电流图，工作电位0 V 图7. NADH、DA、AP、UA、AA的计时电流响应图。 0.2 mM NADH，0.1 mM多巴胺， 0.1 mM AP，0.1 mM尿酸，0.1 mM抗坏血酸 图8. 对 1 mM NADH 进行二十天连续测定的电流–时间曲线
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user: 4. 结论 在本工作中，我们用离子交换法将硫堇修饰到有序介孔碳修饰电极表面，进而制备出了一种新型的TH/OMC修饰电极，这种电极不仅具有有序介孔碳的特性，而且还兼有硫堇电子媒介体的性质。实验表明，TH/OMC复合材料修饰电极能明显降低NADH的过电位，对NADH的检测线性范围为1 × 10 −6 mol∙L −1 ~6 × 10 −4 mol∙L −1 ，检出限达到1 × 10 −7 mol∙L −1 。并且在检测过程中可以消除多巴胺、AP和尿酸干扰。此外，该修饰电极稳定性、重现性好，具有实际应用价值。
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user: 摘 要 本文分析了现有的路由及数据融合算法的优势与缺陷，提出了采用n阶移动平均的数据融合算法，充分利用节点间的数据黏性，使算法不仅可以跟踪环境变化，而且能够迅速捕捉到不符合趋势的环境变动。算法借鉴了半静态聚簇路由机制在节点管理机制的优点，使得WSN可以以较高的效率队簇内节点进行管理，使能耗更加均衡。最后设计了多个模拟场景的实验方案，将本文提出的算法进行各方面的可行性分析，阐释了本文方案在过滤冗余信息、延长网络寿命上的有效性。 关键词 :无线传感器网络，数据融合，半静态聚簇路由，加权移动平均
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user: 1. 引言 无线传感器网络WSNs (Wireless Sensor Networks)是一项新型的专用网络，结合无线通信与传感器技术，具有成本低、自组织、容错性好、抗毁性强等特点，在气象检测、火灾报警、地质灾害预警、医疗监控等领域都有广阔的发展前景 [ 1 ] [ 2 ] 。该网络由部署在监测区域内的大量传感器以自组织和多跳的方式构成，以协作方式感知、采集、传输和处理网络覆盖区域内监测对象信息。无线传感器网络无需固定拓扑、连接及节点的数量大，结合多种类传感器，可以对目标区域的感知参数(如声音、光线、温度、湿度、烟雾、震动、压力、红外及磁场等)作综合判断，可以深入到人不能够进入的恶劣环境中，做到无人值守的无缝监控网络覆盖区域的情况。传感器节点的能量供应(通常为自身携带的电池)并不是无限的，其节点的大数量及地理环境上的限制可能会使能源的补充变的不现实，这就决定了无线传感网要有较高的能源效率，因此要避免大量冗余数据的传输，在保持侦测数据准确度的同时减少网络中的数据流量，从而节约能量延长网络寿命 [ 3 ] [ 4 ] 。 数据融合算法将来自不同数据源的相同或近似的数据按照一定规则进行合并的处理过程。由于无线传感网中有大量的感知节点，如图1所示，ID分别为1、2和3的这三个节点都将侦测到这一事件的发 图1. 多节点数据感知示意图 生。如果每个感知到事件的节点都向汇聚节点报告，网络中会充斥着大量冗余无效的数据，不仅浪费能量而且可能会造成网络的堵塞，造成有用的数据不能及时传递至汇聚节点，导致网络失效。数据融合的最终目的是减少在网络中流动的数据包。相关研究表明，无线节点在发送与接收状态的能耗要占到节点总能耗的70%左右 [ 5 ] ，因此高效的数据融合算法不仅能够很好的控制网络拥塞问题，更能够提高能量的使用效率，延后网络失效时间。同时，数据融合带来的另一个优势在于可以避免单一节点的出错导致的误判，提高系统的准确性。综上所述，设计一个能够减少数据源端发送、接收次数但同时不会影响网络监控的实效性、准确性的数据融合机制是必要的。
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user: 2. 系统模型和问题描述 2.1. 无线传感器网络的结构 无线传感器网络由大量传感节点(sensor)和唯一的汇聚节点(sink)组成，所有的传感节点被随机地、均匀地散布在一个广阔的区域内，汇聚节点负责收集数据并通过卫星通信或互联网将信息汇集到监控中心加以分析。用一个连通的图 来表示无线传感网，其中集合V表示这N个传感节点，每个节点享有唯一的编号， ，集合E表示节点之间的信息链路，每个传感节点的通信半径均为 ，若满足 ，则有 。所有传感节点的覆盖区域构成了无线传感网的网络范围，汇聚节点大致位于此网络的中心位置，节点间以多跳、协作的方式将数据传输至汇聚节点，汇聚节点可以通过卫星或者埋设的线路发送至位于互联网的数据中心(Data Center)，网络管理员可以通过互联网实时查看网络区域的情况。 2.2. 传感器节点的能耗模型 从图2的能量消耗分布图可以看出，节点在生命周期中的能耗集中在通信模块上，其中发送与接收的功耗占节点总功耗的60%~70% [ 5 ] 。传感器节点只要还在工作则在数据的感知与基础处理的能量消耗是不可避免的。如果数据融合机制可以有效减少冗余数据的发送与接收次数，就可以大幅减少能量损耗，从而延长网络生命周期，这也是本方案的主要研究目的。 图2. 传感器节点能量消耗分布 本文参考经典的信息传输能耗模型来计算节点间的通信能耗： (1) (2) 公式(1)表示节点发送数据的能量消耗，公式(2)表示节点接收数据的能量消耗。L表示信息的长度，d是传输距离， 是传输距离阈值。 是硬件电路驱动发送机或者接收机运行的参数，它的值受数字编码、调制等因素影响。 表示信号放大所需要的功率， 和 都是硬件相关的传输参数，不受算法的约束。通过公式可知，发送长度为L的数据包，消耗的能量只与传输距离d有关。当传输距离小于距离阈值 时，消耗的能量随传输距离的平方增长；当传输距离大于距离阈值 时，射频能量消耗则随传输距离的4次方增长。公式(1)中第二个等式的高指数能耗公式只有在当网络中的节点失效比较多的后期，单跳距离足够远时才会适用。本文认为网络的最初布设是足够密集的随机布设，网络生命周期的绝大部分时间适用第一个公式。
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user: 3. 相关工作 无线传感网数据融合算法研究现状与进展 无线传感网处在研究的最前沿，如网络热点问题、能量空洞、数据融合过滤、多路径路由以及自组织结构形成方式等诸多问题 [ 6 ] [ 7 ] 目前尚没有形成国际公认的解决方案。近些年的研究已经提出了不少路由协议和数据融合方案，其中很有代表性的一类数据融合算法是从网络层进行数据过滤与数据融合。这类算法可以分为基于查询 [ 8 ] 的和基于事件响应 [ 9 ] 的两种。基于查询的数据融合包括分簇、兴趣扩散以及数据传输三个步骤 [ 10 ] [ 11 ] ，数据流量小且能量效率高，但相对于响应式的融合机制有时延较大等缺点。基于响应的数据融合算法因其迅速响应以及较高的冗余数据过滤率，是目前的科研工作的主要方向。 响应式数据融合算法从网络组织结构可分为平面融合结构、树状融合结构与分簇融合结构等 [ 12 ] 。 第一种基于平面结构的数据融合算法，因为其简单、有效，鲁棒性高等特点赢得广大学者的青睐。该结构需避免“内爆”的冗余数据，同时也存在着不利于设置过滤点，较难形成有效的数据过滤机制的缺点，不适用与大规模的传感网。 第二种基于树结构的数据融合算法一般会包括树结构的生成、维护和数据传送三个阶段 [ 13 ] 。由于树形结构的单向性限制，导致路由过程不灵活，而且所有的算法对网络能量有效性的调节都是基于路由线路能耗的，容易引起热点问题，而且数据融合点都设置在汇聚节点的周围，易于加剧能量洞问题，导致这些算法的能量有效性较差。 第三种基于分簇的融合算法是一种典型的层次结构的数据融合算法。算法首先要对所有传感节点进行聚簇，在每一个簇中，会选举出一个簇头来负责发送、转发数据包，而簇内成员只需要将数据包交给簇头节点即可。簇头因为额外负责了数据的转发、路由工作，其能耗会相对其他的节点高，因此簇头的选择与拓扑的周期维护则是基于簇结构的数据融合路径的关键所在。这类数据融合算法包括LEACH、LEACH-C以及在此基础上改进的HEED、TEED和PEGASIS等。在 [ 14 ] 中，低功耗自适应聚类路由算法(LEACH)定义了“轮”的概念，一轮流程包括初始化和稳定工作两个阶段。在初始化阶段节点随机产生一个随机数值，并与算法设置的一个阈值做比较，大于阈值的节点则当选簇头，担任通信中继、数据融合的任务。簇头周围的节点就近加入簇中，完成初始化阶段后进入了稳定工作阶段，一段时间后重新选举簇头以均衡能量消耗。LEACH算法没有考虑节点剩余能量对簇头的选举的影响，尚有改进的余地。后续的算法中，PEGASIS算法针对了节点剩余能量进行改进，使各个节点能量消耗更均衡 [ 15 ] ；TEED算法则设置了软、硬两个阈值实时判断当前数据是否有足量变动，低于阈值的数据则被抑制不予发送，减少了数据的发送次数，但是还是遗传了LEACH算法周期性维护结构等的缺点 [ 10 ] ；张静在 [ 16 ] 中提出了基于权值的极小支配集算法(WMDS)，用图论中的独立支配集构成虚拟骨干网，在此基础上选举支配节点作为簇头，簇头节点负责将数据融合并路由至汇聚节点，各节点可以轮流当选支配节点，以达到节点能量分布均衡的目的，算法采用的极小支配集策略有效的应对了网络拓扑的变化，如果网络有局部的变动，只需要有个别相关节点更新它们的状态，同时也极大的减少了数据发送的次数，有效地延长了网络的寿命;许建等学者在 [ 17 ] 中提出的基于二次独立集的数据融合调度算法采用时分复用思想，通过构造2次最大独立集实现对加权数据的无冲突调度，为允许通信的链路分配传输时隙，并根据能量消耗预测调整数据融合路径，该算法降低了融合的时延，加权的公平性保证以及延长了网络生命周期。
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user: 4. 基于N阶加权移动平均的数据融合算法 4.1. 改进的半静态聚簇路由算法 路由结构作为本算法的次要方面和前提，在杜韬提出的基于划分的半静态聚簇路由算法EESSC [ 18 ] 基础上加以改进。因为此算法将节点剩余能量与信息传输代价引入到聚簇算法中，较好的保证了网络能量均衡性和聚簇合理性，并且定制了特殊的簇头轮换机制以及再聚簇机制，使得能耗更加均衡。 在无线传感网中，空间距离是衡量能量消耗的最重要的因素欧拉公式是计算空间中任意节点间距离的最常用的方法，计算公式如公式(3)： (3) 在公式(3)中， 和 分别表示节点a的x轴与y轴坐标， 和 分别表示节点b的x轴与y轴坐标。计算结果保存在一个n维三角矩阵中，我们记作距离矩阵： (4) 其中， 表示第i个节点到第j个节点的距离，显然此距离矩阵的主对角线元素为0，本身的距离度量为零；如果i节点与j节点间不存在有效的数据链路，则 设置为无穷大。 半静态聚簇路由算法主要分为4步 [ 18 ] ：首先是网络初始化阶段，由汇聚发布路由指令，通知所有节点开始聚簇，如图3；然后是聚簇阶段，将WSNs的节点按HAC方法聚簇，并且生成簇内节点链接表，与半静态聚簇路由算法EESSC不同，改进的半静态聚簇路由算法同时需要在簇间形成链接表，设置簇间转发节点路由信息(见图4)；第三步是簇头轮换，聚簇完成后，节点按照其在簇内节点链接表内的顺序轮流担任簇头；最后是重新聚簇，如果簇内节点链接表中所有的节点都无法满足簇头要求时，向汇聚节点发送重新聚簇的要求，由汇聚对节点重新聚簇。 借鉴半静态聚簇路由算法，形成数据融合的层次结构： 改进的半静态聚簇路由算法使网络在最初阶段每一个节点都是一个簇，如图5所示，在结束时得到如图4的拓扑及簇内、簇间的链接关系。节点3、7、13、16和节点17维护一份簇内的链接关系表，而 图3. 聚簇初始阶段 图4. 聚簇结束、选举簇头和配置转发节点路由 节点9、节点14则维护一份簇间的转发关系表。这样就从宏观上组织起整个网络，作为下一阶段算法正常施行的基础。图5所示为网络运行的整体流程，其中的数据融合算法环节将在下一章节阐述，也是本文的核心内容。 4.2. 等长队列的N阶加权移动平均融合算法 随着硬件电路的发展，传感节点的硬件本身可以携带的存储空间也在随之增大。注意到传感节点在运算上的能量消耗远小于数据传送的能量消耗，本文提出基于历史数据n阶移动平均值的数据融合算法，在末端节点对数据进行充分的冗余过滤，大幅度减少数据包发送。充分利用历史数据对未来事件的预测 图5. 传感网整体架构流程 作用，侦测节点上做像素级数据融合，SINK节点可以综合多组数据进行决策级数据融合，形成响应动作，以最小的数据流量和能量消耗完成消息传递。本文讨论仅有一种传感器的情形，实际中可以扩展为多组传感器，并行运行此算法，在像素级融合后在。 采用移动加权的原因是利用其跟随趋势以减少日志式数据的上报。因为近期数据对未来预测的数据波动的影响最大，因此赋予它较大的权值。常用加权方式分为四种： · 末日加权移动平均： ； · 线性加权移动平均线： ； · 梯型加权移动平均： MA = [(第1组感测值 + 第2组感测值) × 1 + (第2组感测值 + 第3组感测值) × 2 + (第3组感测值 + 第4组感测值) × 3 + (第4组感测值 + 第5组感测值) × 4]/(2 × 1 + 2 × 2 + 2 × 3 + 2 × 4) (以5组数据为例)； · 平方系数加权移动平均： MA = [(第1组感测值 × 1 × 1) + (第2组感测值 × 2 × 2) + (第3组感测值 × 3 × 3) + (第4组感测值× 4 × 4) + (第5组感测值 × 5 × 5)]/(1 × 1 + 2 × 2 + 3 × 3 + 4 × 4 + 5 × 5) (以5组数据为例)。 移动平均值法用一组最近的实际数据值来预测未来一期或几期内数据的一种常用的方法。当数据趋势既不快速增长也不快速下降，且不存在短周期的变化因素时，移动平均法能有效地消除预测中的随机波动。加权移动平均给固定跨越期限内的每个变量值以相等的权重，给一个长周期内的各变量以不同的权重，远离目标期的变量值的影响力相对较低，应当给予较低的权重，而最近期的数据最能预示未来的情况，因而权重应较大。 加权移动平均法的计算公式如下： (5) 其中 ，即 。在上式中， 为第i期历史数据 的权重， 为传感节点存储历史数据的链表长度， 为预测的下一期数据。 在无线传感器网络中，传感器感知到的数据多为湿度、温度、风速等环境变量，且多具有连续属性。如果这些数据不能够以一种较好策略进行数据包筛选，仅仅是以一种间隔时间段的策略来作日志式发包，则充斥着大量冗余数据。加权移动平均能够充分挖掘了数据间的趋势关联关系，不会局限于环境变量的微量步进，同时又可以跟踪环境的变化规律，当有环境因素持续快速变动时可以迅速上报。结合在生成树路径上的上报记忆元件，过滤掉后期相同时间的数据包的传递。 (6) 式中 ， 为依据m个往期数据作出的下一期数据预测， 为最早一期的数据 的权重， 为最近一期数据 的权重。当预估值 的与实测值的偏差足够大使 超过阈值F时，即认为当前环境发生了足够剧烈的变化，具备了立即上报感测数据的资格。 的计算方法如下： (7) 式中 为传感节点实时侦测到的当前环境变量数值， 为最近一期关注变量的环境实测数值。当侦测完成后传感节点根据历史数据与当前数据的差异计算当前环境是否发生了足够的变化，如果变化足够剧烈则立即上报数据并将此次数据压入历史数据记忆栈中，如果没有足够的变化幅度，则仅执行压栈操作而不启动数据发送程序。图6所示为N阶加权移动平均融合算法流程。
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user: 5. 基于N阶加权移动平均的数据融合算法 5.1. 平方系数加权移动平均的环境数据跟踪 移动加权平均多用在金融、股票预测领域，因其对近期的数据加以更大的权重，可以很好的跟踪趋势和预测下期数据得到很广泛的应用。通过实验对比发现采用平方系数加权移动平均，相比采用线性加权移动、末日加权移动及梯型加权移动能更好的跟踪环境趋势。每个节点维护一个长度为n的链表(默认设置为n = 20)，这个链表保存了最近的n组感测数据，基于此链表数据计算当前的移动加权平均作为预测值，并对告警比率ALERT设置一个阈值F(默认设置为15%)，当检测到超过此阈值的变动则发送当前数据。 本文中涉及到的时间序列(Time Tick)单位为“次”，即感知节点感知数据的次数，而每次感知数据 图6. N阶加权移动平均数据融合算法流程 的间隔时间(比如3秒钟)乘以时间序列次数则为正常时间。其中间隔时间会根据具体环境做不同的设置，间隔时间越短，则精确度越高，网络耗电量将越大。图表中不再单独做标注。实验环境及硬件配置详见附录。 设置 ，根据公式(7)权重系数 设置如表1所示。 图7为算法跟踪正常环境缓慢变化的分析图，x轴为传感节点侦测环境的次数，每次间隔时间为5秒钟(模拟实验时间间隔)，左侧y轴为环境的温度值，右侧y轴为ALERT告警比率。Sense线表示传感节点侦测到的环境值，Predict线表示算法根据历史数据做出的跟踪预测值，ALERT线为算法根据公式(7)得到的告警比率。很显然像温度、湿度等这些环境变量正常情况下是在持续的缓慢变化中，从图中我们可以看到在一个比较长的时间段内，温度从31℃升至32℃后降至29℃，算法对环境的跟踪良好，ALERT值保持在2%以下，不触发信息发送。 图8所示模拟环境失火的情况，环境温度迅速上升到60℃以上，传感节点在一分钟内(约12次侦测环境)侦测的快速变化的数据使Predict线明显滞后于Sense线的变化趋势，造成ALERT比率急剧升高至40%，这样的高比率足以触发我们预设的15%~20%的告警阈值。在警报发出后，Predict线会逐渐跟上，ALERT回落不会再持续的报警，可以节约传感节点的能量。 Table 1 Weight coefficient resul 1 4 9 324 361 400 表1. 权重计算结果 图7. 算法跟踪环境温度值的缓慢变化 图8. 算法对环境温度有剧烈跃升时的响应 图9所示情景缩小环境温度粒度，适用于需要对温度精确控制的环境。首先要下调告警阈值ALERT的值为10%，可以看到环境只有四个数据(第38~41次)明显偏离趋势，迅速从31.5℃左右升至近39℃，则引起了16%左右的告警值。突破阈值及时并发出消息。通过这个模拟环境说明本算法可以根据环境做一定的自定义精度，当环境要检测诸如室内火情时，适当的上调告警阈值而不会将比如室内空调的开启造成的温度变化误报；当环境需要较高的精度时，下调告警阈值会更及时的报告环境的变化，但相应的会发送更多数据包消耗更多能量。 图9. 高精确度的环境变化跟踪与告警 在这个情景中，如图10，缩小环境的时间粒度，来看节点侦测出错时的处理。当节点在很短的时间有一个或一两个数据出现错误飘移，如图中Sense本应是一个平滑的增长，但是因为某种因素导致第34次的数据出现错误，而后迅速恢复正常水平。ALERT线增至7.5%左右，Predict线只有较小升幅，算法的预测功能消除了这种随机错误，较低了错误对ALERT线的瞬时影响，最终没有引发告警。此情景展示了算法具有一定的容错能力。 5.2. 加权移动平均的冗余数据融合与过滤 当环境在一个较短时间出现了如图11的波动，我们可以看到当下环境中有明显的三次波动，则视为此节点在这段时间内需要发送三个消息包，即算法在理想状态下感知到此环境的节点仅会作出三次数据上报动作。 图12显示了算法对具有三次波动的环境做出了及时的跟踪及告警。图13展示当算法设置不同的的ALERT值会对冗余数据的过滤产生影响。ALERT值设置的越高，则过滤的数据则越多，造成数据漏报的几率就会越大；ALERT值设置的越低，则算法的告警精确度会越高，数据漏报的几率就越小。在这个实例中，当ALERT值大于50%时会造成数据漏报，ALERT的值在10%~25%之间都是合适的。ALERT在某种程度上指示了环境波动的剧烈性，在这个取值以内不同剧烈程度的波动均可以保持在极低的数据漏报率，因此也可以认为是算法对环境异常具有一定的鲁棒性。 以上分析主要针对的是单个节点对数据的融合、过滤，当同一个聚簇中的多个节点同时感知到此波动时，可以在簇头节点设置过滤点，过滤掉空间距离较近的多节点的冗余数据，在此不作为重点考虑。
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user: 6. 结论 本文分析了现有的路由及数据融合算法的优势与缺陷，提出了采用n阶移动平均的数据融合算法，在基于划分的半静态聚簇路由算法的基础上，设计了一套能量节约的数据融合算法，保证了聚簇结果的合理性，充分利用节点间的数据黏性，使算法不会陷于步进跟踪环境变化，而且仍能够迅速捕捉到不符合趋势的环境变动。根据实验数据的分析，在正常的环境下，算法能够密切跟踪当前的趋势，能够过滤掉几乎所有的不必要的正常发包；而在事件发生时，如果阈值设置合理，则能够过滤95%以上的冗余数 图10. 节点对个别误报数据的容错 图11. 具有明显的三次波动的环境 图12. 对复杂环境变化的ALERT值跟踪 图13. 不同ALERT阈值的选取对冗余数据的过滤的影响 据。算法还具有一定的抑制偶然错误的机制，由于利用了历史数据的平滑作用，得以在一定程度上能够抑制由于传感器在随机错误造成的误判。
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user: 摘 要 混凝土是工程建筑中非常重要的结构材料，它的质量直接关系到建筑结构的安全性和耐久性。因此，对混凝土质量进行检测和控制就显得尤为重要。本文讨论了混凝土缺陷超声检测常用的方法和数据判定方法。在此基础上，结合电子技术、信号处理技术、虚拟仪器技术等开发了一套混凝土缺陷超声检测实验系统。 关键词 :混凝土，超声波，声时，缺陷检测
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user: 1. 引言 混凝土是工程建筑中非常重要的结构材料，它是建筑材料中使用范围最广、使用量最大的材料，保证混凝土结构的质量是保证工程建筑安全的前提。混凝土无损检测就是以计算机技术、电子技术、物理理论等为基础，在对混凝土内部结构不造成破坏的情况下，检测与混凝土结构质量有关的物理量，利用材料学、力学、声学、统计学等方法，来确定和评价混凝土的强度、缺陷等。虽然超声发射技术和信号成像技术在医疗或金属检测中早已成熟，但在混凝土超声检测中却还没有得到有效解决，大多还处在探索和实验阶段。目前用的最多的方法还是超声脉冲法，它是利用脉冲超声波穿过混凝土结构时其声时、频率、波形的变化作为判定混凝土内部质量情况的重要依据，该方法可以方便快捷地估算出混凝土中缺陷的位置分布[ 1 ] -[ 3 ] 。
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user: 2. 基于超声声时的缺陷检测原理 本文以空洞缺陷为例介绍检测系统，具体详细的操作步骤及判定方法可参考《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000)。空洞和不密实区的检测方法有对测法和斜测法等，其中对测法一般用于混凝土结构有两个相互平行的可测面且结构尺寸不是太大的情况，对测法的示意图如图1所示。检测时将发射和接收探头先放在其中一对平行的表面进行逐点测读，记录每点的声学参数数据。若某些数据异常则在这些异常点范围对另一对平行表面重复上述步骤，确定缺陷具体的空间位置。若无数据异常点，一般情况下不需再对第二平行面进行检测 [ 4 ] 。对测法比较简单，只要根据数据异常点的位置就可判断缺陷的大致位置及大小，准确性也比较高，是最常用的检测方法。斜测法一般用在混凝土结构只有一对平行的可测面的情况，测试的方法和对测法类似，只是先对被测混凝土进行对测找出异常点，后根据异常点的情况进行斜测，进而判定缺陷所在的空间位置或大小 [ 5 ] [ 6 ] 。测试示意图如图2所示。
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user: 3. 检测系统模块及测量过程 本系统的检测流程是：首先激发超声探头发射超声脉冲信号，使超声波穿过待测的混凝土结构块，然后采集穿越混凝土后的超声信号，将其波形显示出来，然后根据波形分析超声波在混凝土中的渡越时间(声时或声速)、首波幅值(衰减)、频谱等信息，最后根据这些信息综合判断混凝土试块的质量情况。 本文设计的混凝土超声检测系统不论是从硬件还是软件方面都采用了模块化设计的方法，这样可以把复杂的系统划分为多个简单的部分进行设计，使设计变得简单，而且方便调试。图3为系统硬件模块示意图。 图1. 对测法示意图 图2. 斜测法示意图 图3. 系统硬件模块框图 上位机的总体界面设计即LabVIEW的前面板设计，在LabVIEW开发环境的前面板设计中可以非常方便的添加数据输入或显示控件、波形显示控件、按钮及状态显示控件等等。本文设计的混凝土超声检测上位机的整体界面如图4所示。
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user: 4. 实验结果及数据处理 4.1. 检测系统的声时计量校验 超声检测系统的声时测量检验一般是通过测量空气中的声速来完成的，因为超声波在空气中的传播 图4. 系统上位机界面 除了受到温度变化而产生变化外，受其它因素影响很小，所以通过测量空气中的声速来检验声时计量的准确性是国内外超声检测常用的有效方法 [ 7 ] 。 本设计中，混凝土超声检测探头采用50 kHz的厚度振动式超声探头，将其连接到仪器上，并且要求两辐射面相互对准，分别间隔20 mm、40 mm、60 mm、80 mm、100 mm、120 mm、···、320 mm依次测读不同间隔下的声时值t1、t2、t3、t4、t5、t6、···、t16，同时测量当前空气的温度T，要求精确至0.5℃。联机调试及校准如图5所示。 照《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS21:2000)的相关规定，要求空气声速的测量值和标准值的相对误差应在±0.5%以内，则为正常。实践证明，只要超声检测系统工作正常，检测人员无明显的操作失误情况下，空气中声速的测量值一般都会比较接近于标准值，如相对误差较大时，应先检查测距和声时的测量是否有误。 设空气中声速的检测值 和空气中声速的标准值 之间的相对误差为 ，则相对误差 按下式计算： 计算二者相对误差 应在±0.5%的范围内。将上两节得到的 和 带入式5.2得： = 0.0029 = 0.29% < 0.5%，证明系统检测参数满足检测要求。 4.2. 混凝土空洞缺陷的实验及数据处理 实验制作的混凝土模块长为400 mm，宽为200 mm，高为200 mm，在长约220 mm，宽约100 mm处设置一个贯穿的PVC管，管的直径为30 mm。采用对测法在一对可测平面布置3 × 8个位置点进行超声检测，测点间距为50 mm，实验采用的超声探头直径为38 mm，标称频率为50 kHz，耦合剂采用的是凡士林。设计的混凝土测试模块及检测点分布如图6和图7所示。图7中标记处为管正上方的测点位置。 实验现场如图8所示，检测记录的数据如表1所示。 图5. 声时校准过称实物图 图6. 混凝土试块 图7. 测点分布图 图8. 实验现场 Table 1 Experiment dat 序 号 厚度 (mm) 声速 (km/s) 声时 (μs) 频率 (kHz) 幅值 (mv) 序 号 厚度 (mm) 声速 (km/s) 声时 (μs) 频率 (kHz) 幅值 (mv) 1 200 3.42 58.7 47.7 695.3 13 200 3.35 59.7 46.5 375.0 2 200 3.45 58.0 46.0 593.8 14 200 3.33 60.2 46.0 531.3 3 200 3.40 59.3 47.1 593.8 15 200 3.26 61.3 46.2 531.3 4 200 3.48 57.4 47.8 703.1 16 200 3.58 55.9 48.4 382.8 5 200 3.51 56.9 47.3 687.5 17 200 3.65 54.8 47.2 757.8 6 200 3.43 58.3 47.7 640.6 18 200 3.57 56.0 48.0 703.1 7 200 3.48 57.4 48.1 687.5 19 200 3.58 55.9 47.0 656.3 8 200 3.57 56.1 48.3 703.1 20 200 3.63 55.1 47.3 742.2 9 200 3.43 58.3 47.5 585.9 21 200 3.55 56.3 47.8 695.3 10 200 3.47 57.6 47.2 703.1 22 200 3.53 56.6 46.9 695.3 11 200 3.49 57.3 46.6 250.0 23 200 3.55 56.4 46.9 703.1 12 200 3.47 57.7 47.1 695.3 24 200 3.49 57.3 48.5 687.5 表1. 混凝土超声检测数据 考虑到幅值判定对人为操作及耦合状况要求较为苛刻，本次数据运算仅采用了声速数据进行判定，缺陷判定的步骤如下： 1) 根据测试的数据点数，从表2中选取相应的λ 1 值，表2摘自《超声法检测混凝土缺陷技术规程》(CECS 21:2000)附表的一部分，由测点总数N = 24，查表得λ 1 = 1.73。 2) 计算测试数据的声速平均值 和标准差 分别为： 3) 计算声速数据的异常临界值。声速异常判定值为： 4) 判断异常数据点。与声速异常判定值想相可得，第15个测点数据 ，故判定测点15异常。 5) 剔除该测点后，继续计算剩余23个测点的声速平均值和标准差，重复上述步骤，直到检测不到异常值为止。 本次实验混凝土试块的超声检测声速统计判定情况如表3所示。 由以上测试数据和判定结果可以得出以下结论： 从表1的检测数据上来看，前面几个检测点的声速值普遍低于后面几个点的声速值，这是由于前面测试数据点的位置是在混凝土试块的上端位置，与下端相比，密度较小，比较松散，水分也相对较多，使得声速普遍较低。从表3的判定结果上看，PVC管所在位置13、14、15三个测点的空洞均被检测出异常，其他位置没有检测出异常。虽然前端的声速值也相对较低，但是并没有影响到异常数据的判定。 Table 2 Data of N and λ N 19 20 21 22 23 24 25 26 λ 1 1.62 1.65 1.67 1.69 1.71 1.73 1.75 1.77 表2. 统计个数N对应的λ 1 值 Table 3 The determination result of the wave transit spee 声学参数 统计个数 平均值 标准差 系数λ 1 临界值 异常测点 声速 km/s 24 3.49 0.09 1.73 3.33 15 23 3.50 0.08 1.71 3.36 14、13 21 3.51 0.07 1.67 3.39 无 表3. 超声检测声速统计判定结果
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user: 5. 结论 混凝土缺陷超声检测是非常有实用价值的研究课题，本文先对混凝土超声检测的背景和意义及研究现状进行了调研，然后从超声波检测的物理基础出发，分析了混凝土超声检测的特点，从而引出了采用超声波对混凝土缺陷进行检测所采取的检测方法和数据判别依据。在此基础上，结合电子技术、信号处理技术、虚拟仪器技术、计算机技术等开发设计了一套混凝土缺陷超声检测实验系统，经过实验验证系统稳定，对混凝土空洞不密实等缺陷的检测结果真实可靠，具有一定的实际应用价值。
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user: 摘 要 本文给出纳米多晶硅薄膜压力传感器，由方形硅膜和四个纳米多晶硅薄膜电阻构成惠斯通电桥结构组成，采用MEMS技术在<100>硅片实现传感器芯片制作。当工作电压V DD = 5.0 V时，传感器灵敏度为0.15 mV/kPa，准确度为0.39 %F.S.，可实现轮胎胎压测量。根据胎压传感器特性和NRF24L01无线通信技术，实现胎压监测系统设计。通过无线模块实现实时数据传输，该系统可实现对轮胎胎压的实时监测，保证车辆安全。 关键词 :纳米多晶硅薄膜压力传感器，胎压监测，MEMS技术，TPMS
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user: 1. 引言 汽车轮胎压力对于汽车的行驶安全尤为重要，特别是汽车高速行驶时，轮胎故障是驾驶员最担心、也是最难预防的问题之一。轮胎压力检测系统(Tire Pressure Monitoring System， TPMS)可以实时监控汽车在行驶过程中轮胎压力情况，保障汽车行驶安全，减少交通事故的发生。本文通过对纳米多晶硅薄膜压力传感器 [ 1 ] [ 2 ] 静态特性的研究，设计并研制胎压监测系统，基于NRF24L01无线传输技术实现轮胎压力的无线监测，采用液晶屏直观显示监测数据 [ 3 ] - [ 7 ] 。该胎压监测系统具有体积小、监测节点易于布设、数据传输方便稳定等优点，为纳米多晶硅薄膜压力传感器的进一步开发应用提供技术支持。