故障诊断与无损检测

• 基于改进YOLOv8的钢材表面缺陷检测

  李昊璇;孙宇翔;

  为应对钢材表面缺陷检测中存在的缺陷种类多元、尺寸跨度大、检测精度较低及模型泛化能力不足等挑战，提出了一种钢材表面缺陷检测改进算法，命名为CGP-YOLO。首先，在Neck部分，使用内容感知特征重组（Content-Aware Reassembly of Features, CARAFE）替换最近邻插值算子，解决了上采样特征图出现的块状效应、细节丢失严重等问题；其次，在Head前引入全局注意力机制（Global Attention Mechanism,GAM），通过调控通道和空间特征的交互增强了模型的表征能力；最后，引入可编程梯度信息（Programmable Gradient Information, PGI）模块，通过其多级辅助信息组件逐步整合不同尺度的特征，有效提高了模型对不同尺度缺陷敏感性。与初始算法相比，算法CGP-YOLO性能显著提升，平均精度均值达到了80.8%，高于原算法3.6百分点。

  2026年01期 v.40;No.175 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1503K]
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• 专栏导语

  <正>生产装备的故障诊断、产品质量与性能的测试是工业生产的关键环节，也是工业生产所面临的难题。随着新材料、新工艺的发展以及制造过程智能化、信息化的升级，装备制造对于检测需求的范围越来越广，面向的环境越来越复杂，要求越来越高。检测过程中的数值模拟和人工智能在信息特征提取、状态识别中的应用是故障诊断、无损检测的重要内容。本专栏精选了4篇聚焦钢板表面缺陷、螺栓连接区域、轴承故障、火箭发动机试验等领域检测的研究成果，涉及物理作用机理的模拟、信号处理和状态识别等关键技术，力求为读者展现该领域的最新进展，便于科研工作者与工程师借鉴和学习。

  2026年01期 v.40;No.175 9页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
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• 螺栓连接接触区域对导波传播特性影响分析

  董晗;李佳鑫;史维佳;赵勃;杨彬;谭久彬;

  螺栓连接广泛应用于航空航天、机械和土木工程中，其失效会严重影响系统可靠性与安全性。因此，螺栓预紧力的在线监测至关重要。超声导波因穿透性强、传播距离远、检测灵敏度高，被广泛用于螺栓监测，但导波与螺栓连接界面相互作用机制尚不清晰。为此，建立二维频域有限元模型，通过扫频分析验证模型准确性，并研究不同激励频率下A0和S0模态的最优激发频率。仿真结果表明，导波与连接界面作用时发生模态转换，各模态能量传输系数随接触长度呈周期性变化。当激励频率为255 kHz时，A0模态对接触长度变化更敏感，适用于早期松动检测；当频率为345 kHz时，S0模态周期更长，适合螺栓从紧固到完全松动的全过程监测。

  2026年01期 v.40;No.175 10-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K]
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• 基于改进辛几何模态分解的滚动轴承故障信号特征提取方法

  韩龙;陈楚;王超群;

  针对滚动轴承故障诊断中振动信号受强噪声干扰导致故障特征难以提取的问题，提出了一种基于改进辛几何模态分解的特征提取方法。该方法首先计算核心点周围样本的密度，然后基于密度比率自适应调整半径来对辛几何模态分解获得的初始分量进行聚类分析，用来解决辛几何模态分解在初始分量重组时的参数敏感问题。通过仿真实验对比，表明了所提改进的辛几何模态分解法不需要选择参数，信噪比可达22.9 dB，去噪效果最好。利用改进的辛几何模态分解法，短时傅里叶变换时频图对滚动轴承的正常、内圈断裂和外圈断裂故障的振动信号进行了分析，验证了该方法可以有效地提取滚动轴承特征信息，与AlexNet算法结合能够实现滚动轴承故障的精确诊断，正确率最高可达98.53%。

  2026年01期 v.40;No.175 17-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1770K]
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• 基于改进YOLOv11n的液体火箭发动机地面测试异常火焰检测

  任勇峰;姜力玮;

  液体火箭发动机作为航天运载器的核心动力装置，其地面测试中出现的异常火焰是结构性失效甚至灾难性事故的关键早期征兆。此类故障发展迅速且破坏性大，所以准确、迅速识别故障火焰非常重要。为此提出了一种基于优化YOLOv11n的火焰识别算法。首先，在C3k2模块中引入可变形卷积DCNv4，并添加到YOLOv11n骨干网络中，增强模型对复杂几何形状和尺度变化的感知；其次，引入DySample上采样替代邻近插值上采样，减少上采样过程中的特征信息丢失，从而提升模型对小目标的识别能力；最后，将CIoU Loss替换为Focal-EIoU损失函数，提高收敛速度和回归精度。实验结果表明，优化后算法的检测效果有了明显提升，平均检测精度达到了91.8%，较基准模型YOLOv11n提升2.4百分点，在参数量仅增加25%的代价下，实现了检测精度和模型复杂度的平衡。

  2026年01期 v.40;No.175 26-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1203K]
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信号检测与处理

• 基于时频多通道特征的无人机信号智能识别方法

  白建胜;李琼怡;姚金杰;王黎明;

  针对复杂空域环境中快速机动、型号各异的无人机目标的精准感知需求，提出一种基于时频多通道特征的无人机信号识别方法。信号处理部分，首先对无人机信号去趋势化去噪，消除直流分量和低频漂移从而降低频域干扰，然后，利用离散傅里叶变换获取时频信息，通过频谱拼接与振幅归一化构建能量频谱数据，针对其空间异质性沿频域进行多特征通道处理。模型部分，基于多通道二维卷积模型（MC-2DCNN）提出多特征通道信号张量化处理策略，精准适配模型卷积特性。通过频域特征的空间解耦与结构化重组，在保障特征拓扑邻接关系的同时借助通道分离机制实现了跨频段特征的层次化提取和差异化建模，增强了模型鲁棒性和泛化性。实验表明，所提方法在-10～10 dB噪声范围内对机型与飞行模式的识别准确率分别达到98.15%和96.32%，在电磁噪声、梳状谱和阻塞式干扰的混叠噪声场景下识别准确率可达91.97%和90.56%，满足军民领域无人探测系统的智能识别需求。

  2026年01期 v.40;No.175 34-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1970K]
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• 机场电动摆渡车动态无线充电耦合线圈抗偏特性

  王鑫;余曼;卫军朝;赵坤;

  机场电动摆渡车由于其使用环境路线较为固定，且整车设计一般具有较低的离地间隙，因此与电动汽车动态无线电能传输技术具有良好的适配性。为进一步研究耦合线圈构型对抗偏传输性能的影响，选用适配电动汽车动态无线充电的LCC-S补偿电路对威海广泰某型机场电动摆渡车DD型耦合线圈进行抗偏性能分析。根据发射线圈间距和机场摆渡车行驶环境特点设计了一种基于纵向和侧向偏移的测试方案。通过Ansoft Maxwell与Simplorer联合仿真分析，当DD线圈采用等增变匝间距圆角优化设计并配合I型铁氧体磁芯的方法，该线圈在未发生偏移时，输出功率达到7.31 kW，传输效率最大达到91.3%，即使在耦合线圈X轴偏移200 cm及Y轴偏移50 cm的情况下，输出功率仍能够达到6.83 kW，传输效率也达到85.3%，满足国家电动汽车无线充电磁耦合线圈的抗偏性能传输要求。

  2026年01期 v.40;No.175 45-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1795K]
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传感技术与应用

• 用于精密驱动的双足压电执行器设计

  亓雪;陈昱廷;赵美婷;张丽娜;谭秋林;

  压电执行器因其独特的工作原理和优越的性能受到广泛关注，并在许多领域得到了应用，如航空航天、微电子、医疗器械等。针对压电执行器的定动子接触特性难以精确定量建模分析，影响系统性能如速度、带载能力等进一步提升的问题，对双足直线型压电执行器展开研究，提出并验证了一种弯曲振动方程与有限元数值分析相结合的结构优化方案。基于逆压电效应与等截面梁自由弯曲振动方程，分析了定子振动模态与驱动机制。在SolidWorks中构建三维模型，通过ANSYS Workbench进行有限元仿真，分析定动子接触性能（驱动足法向振幅及系统输出特性等）；基于仿真数据优化结构设计，并验证系统的带载能力。仿真结果表明，当驱动电压为100 V时，所设计执行器的左、右驱动足最大法向位移振幅分别为14μm与7.5μm，动子输出速度为156 mm/s（空载），所对应的最大带载能力为10 N。

  2026年01期 v.40;No.175 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1726K]
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• 基于疏水聚合物的MEMS气体传感器抗湿方法

  孙蓓蓓;林建华;徐陈;高晓光;贾建;何秀丽;

  MEMS金属氧化物气体传感器具有响应快、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，是气体检测的常用方法。然而，MEMS气体传感器的性能易受环境湿度的影响，为了改善气体传感器的抗湿度干扰能力，基于高透气性的疏水聚合物材料Teflon，采用浸涂工艺实现了MEMS气体传感器敏感层的疏水透气包覆。研究了Teflon改性前后的MEMS气体传感器在不同相对湿度环境下的氢气敏感特性。当环境湿度从10%RH增加到90%RH，未经处理的原始传感器对400μL/L氢气的响应值从53.07下降到29.51，下降了44.4%，而Teflon改性后的传感器的响应值从28.87下降到26.17，仅下降了9.4%，表明改性处理方法使传感器的抗湿性能得到了改善。

  2026年01期 v.40;No.175 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1824K]
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测试技术与理论基础

• 正电子发射粒子示踪技术的物理基础与误差来源

  李坤;车汉桥;潘毅华;刘宾;陈平;潘晋孝;韩焱;

  正电子发射粒子示踪（Positron Emission Particle Tracking, PEPT）技术是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰无损测量技术，通过对各种液体、粉末和颗粒系统进行三维动力学成像，能够提供高时空分辨率（毫秒级和毫米级）的粒子运动轨迹。首先，从正电子发射、正电子探测和粒子示踪3个方面详细阐述了PEPT技术的物理基础和工作原理；然后，深入分析了PEPT技术中的各种误差来源，包括虚假符合响应线、正电子飞行范围、探测器的固有空间分辨率和探测速率、示踪粒子运动等对PEPT技术的影响机制和应对措施。旨在为PEPT实际应用中示踪粒子制备、 PEPT测量实验设置、 PEPT算法参数选择等提供一定的参考依据。

  2026年01期 v.40;No.175 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1357K]
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• 自保障型飞机荷载模拟加载车设计

  张俊;许巍;苏立海;李磊;王江;安澍华;柴伦磊;张奔;

  针对机场道面研究中对飞机荷载模拟加载的迫切需求，以及已建设飞机荷载模拟加载车在操作便易性、加载荷载稳定性和自保障能力等方面存在的问题，提出了一种自保障型飞机荷载模拟加载车设计。由于已建设加载车存在无自行动力、重心过高以及辅助轮过多等设计缺陷，导致其在使用中存在过轮辙时加载荷载不稳定、转弯半径大、对牵引车保障要求高、转场及准备试验难度大、机轮更换繁琐等问题。所设计的自保障型加载车自带单轴牵引车，两个弹簧辅助轮同加载轮轴线重合，配置有三向力传感器、吊机、爬梯、随车叉车等设备，使得该加载车无需借助其他机械设备即可上下平板拖车及装卸载配重块，运行时转弯半径小于10 m，过深度为150 mm的轮辙时加载轮上承担荷载不小于150 kN，并可实时采集加载轮三向荷载。此加载车自我保障能力强，可满足野外恶劣条件下的加载试验需求。

  2026年01期 v.40;No.175 79-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1424K]
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• 五波束Janus结构ADCP超声换能器安装偏差分析及校准

  王红亮;柴哲凡;何常德;

  声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP）是目前海洋、江河流速测量的最主要仪器之一。已有对于ADCP的安装偏差分析大多是针对其安装在船上后，基阵发生偏移的安装偏差。针对5个超声换能器集成为五波束Janus结构ADCP后，由于机械加工、安装工艺造成的安装偏差，提出将安装偏差分为安装位置偏差和安装角度偏差两部分进行研究。证明了在100 m探测距离内，毫米级安装位置偏差等效于10~(-3)～10~(-2)度级安装角度偏差，得出了安装角度偏差是安装偏差中最主要部分的结论。设计了基于回波延时测距搭配高精度姿态仪的安装偏差校准方法，并通过仿真分析了校准过程中不同因素对校准精度的影响，以针对不同校准精度需求选取不同的校准环境。结果表明该校准方法有一定实用价值，可以用来对超声换能器集成为五波束Janus结构后的安装偏差进行校准。

  2026年01期 v.40;No.175 88-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1372K]
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• 面向足球运动的UWB便携式定位技术

  薛晓华;张晓明;李晓;韩玉香;吴剑;

  针对足球日常训练和比赛中运动员及球队整体运动参数难以实时精准监测的问题，提出了基于超宽带无线技术的便携式高精度定位系统，通过卡尔曼滤波与加权最小二乘算法解算测距信息进行定位。在标准足球场环境下，利用水平精度因子对基站布设方案进行判别选择，采用加权最小二乘法对标签位置进行解算。在此基础上，对基站时钟误差模型进行分析，采用误差补偿算法，降低人工布设误差和时钟同步间隔，增加标签容纳量，降低系统功耗。通过仿真及试验验证，系统静态定位误差≤15 cm，动态定位误差≤20 cm，时钟同步间隔可增至2 s，人员容纳量≥20人，提高了便携式高精度定位系统的可用性和可靠性。

  2026年01期 v.40;No.175 96-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1410K]
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数据采集与图像处理

• 高速再入飞行器等离子体实时诊断技术

  邱长泉;袁延荣;刘宇;张晋;崔同锴;

  高速飞行器再入大气层过程中，激波压缩与黏性滞止效应导致激波层内气体温度急剧升高，形成等离子体鞘套，进而引发“通信黑障”现象。解决该问题的首要研究基础在于实现等离子体参数的精确诊断，然而现有诊断技术难以同时满足1 600℃高温环境与动态实时测量的工程需求。提出一种与飞行器外表面共形设计的双平装探针诊断系统，该系统通过耐高温电极、壳体、绝缘基座及高温密封胶的材料优化，结合小型化、低功耗、高精度实时诊断装置的设计，可适应飞行器载荷安装约束，实现10~9～10~(13) cm~(-3)范围内电子密度的实时测量。电弧风洞试验表明，该探针系统与传统静电探针在相同试验条件下的诊断结果量级一致，且具备对流场无干扰、无热烧蚀的特性。本研究为高速再入飞行器等离子体参数实时诊断提供了一种有效的工程解决方案，对黑障机理研究及通信优化具有重要的工程应用价值。

  2026年01期 v.40;No.175 105-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1237K]
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• GIS-YOLO:改进YOLOv8的GIS隔离开关实例分割算法

  黎泽阳;胡欣;马滨滨;邵良彬;王茜玉;

  气体绝缘全封闭组合电器（Gas Insulated Substation, GIS）智能可视化监测系统中受内部复杂结构和空间全封闭等因素影响，采集到的图像存在不均匀光照和细节模糊等问题，从而导致漏检和误检。为解决上述问题，提出一种基于YOLOv8的改进模型，以提高GIS隔离开关图像的实例分割效率和精度，获得更精准的分合闸状态判断。首先，采用RepNCSPELAN4模块替换原有C2f模块，利用输入通道并行处理多尺度特征，高效融合特征信息以增强模型对不同目标的感知和捕获能力；其次，提出的SPPELAN＿LSKA模型由SPPELAN模块融合大核分离卷积注意力（Large Separable Kernel Attention, LSKA）机制构成，可有效提升模型在不均匀光照和细节模糊图像中的特征提取能力；最后，改进的分割头Segment＿EfficientHead显著减少了参数量，提高了模型的分割效率和精度。实验结果表明，在自制的GIS隔离开关数据集上，GIS-YOLO模型相较于YOLOv8模型，在精确度、 mAP_(mask)@0.5及mAP_(mask)@0.5∶0.95上分别提升了8.1、 7.8和16.8百分点，模型的参数量和计算量分别降低了37.3%和13.3%。改进后的模型不仅分割性能更高，而且结构更加轻量化，满足GIS隔离开关图像在线实例分割任务。

  2026年01期 v.40;No.175 112-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1546K]
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通信技术

• 基于特征模分析的宽带圆极化超表面缝隙耦合天线

  郑学梅;桂傲;

  基于特征模理论，提出一种低轮廓超表面圆极化宽带缝隙耦合微带天线。超表面由4×4的切角金属贴片构成，天线由缝隙耦合馈电，其地板缝隙由双梯形连接而成。通过特征模式理论，对正方形超表面切角分离正方形贴片模式显著性的简并模作用进行了分析，有效分离了简并模，为实现圆极化宽带性能提供了模式基础。该天线尺寸为0.67λ×0.67λ×0.043λ，λ为5.0 GHz自由空间波长。仿真结果表明，-10 dB阻抗带宽29.8%，频率从4.33 GHz到5.82 GHz, 3 dB轴比带宽17.8%，频率从4.93 GHz到5.82 GHz。此天线具有良好圆极化宽带性能，在卫星通信等领域具有潜在的应用前景。

  2026年01期 v.40;No.175 124-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1743K]
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• 四秩耕耘铸基石,砥砺创新启新程——《测试技术学报》创刊四十周年主编寄语

  刘俊;

  <正>时光荏苒,岁月鎏金。2026年,《测试技术学报》迎来了创刊四十周年的辉煌时刻。1986年,学报在诸多学界泰斗与行业专家的远见卓识与鼎力支持下创刊,如今跻身中国科技核心期刊方阵,这份刊物的四十年,是与中国测试技术事业同频共振、砥砺前行的四十年,是见证行业从跟跑到并跑、向领跑跨越的四十年。它的每一步成长,都凝聚着几代测试人的心血与智慧,承载着行业同仁的期许与厚爱,镌刻着国家科技发展的时代印记。

  2026年01期 v.40;No.175 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 664K]
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• 极限环境光电动态测试技术与仪器全国重点实验室

  <正>极限环境光电动态测试技术与仪器全国重点实验室于2024年12月31日正式获科技部批准建设运行。实验室由中北大学牵头,南京理工大学、中国空间技术研究院参与建设,实验室主任由中北大学陈钱教授担任。实验室现有固定人员157人,包括院士1人,国家级高层次人才20人,青年国家级人才25人,拥有国家自然基金委创新群体、科技部创新团队、教育部创新团队、国防科技创新团队。实验室办公试验场地约5万平方米,固定资产12亿元,拥有仪器设备约500台,总价值1.5亿元。

  2026年01期 v.40;No.175 3-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 958K]
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• 《测试技术学报》征稿简则

  <正>《测试技术学报》(ISSN1671-7449 CN14-1301/TP)创刊于1986年,是由中北大学和中国兵工学会主办的学术双月刊,是“中国兵工学会测试技术学会”会刊。现为中国科技核心期刊,科技文摘数据库(INSPEC)、俄罗斯《文摘杂志》数据库(Pa(AJ))、EBSCO全文数据库收录期刊。本刊主要刊登有关测试技术的重点科研项目、基金项目的研究成果以及兵器及民用测试的应用技术。主要栏目有:测试技术与理论研究、光电检测、传感技术、故障诊断、信号检测、数据采集、图像处理、通信技术。

  2026年01期 v.40;No.175 133页 [查看摘要][在线阅读][下载 518K]
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