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1.

基于Chebyshev扩张函数的空间机械臂区间运动精度可靠性分析

魏娟,张建国,杜小松

(北京航空航天大学 可靠性与系统工程学院,北京 100083)

创新点说明:

本文提出了Chebyshev扩张函数(CIF)来逼近参数激励系统的动态响应函数,然后基于机构可靠性分析方法和区间不确定性模型评估了空间机械臂的运动精度可靠性(MAR)。

研究目的:

1)空间机械臂的运动精度可靠性受设计变量的影响,空间机械臂部分设计变量为区间变量;

2) 运动精度可靠度与设计变量之间的关系通常是隐式的。

研究方法:

1)运用Chebyshev扩张函数(CIF)来逼近参数激励系统的动态响应函数;

2)基于机构可靠性分析方法和区间不确定性模型评估了空间机械臂的运动精度可靠性(MAR);

3)运用双连杆机械臂案例,连杆的长度和力矩为区间变量,计算速度的精度可靠性。计算结果与蒙特卡洛方法计算的结果进行对比。

结果:

与传统的蒙特卡罗模拟(MCS)相比,所提出的方法需要更少的样本以获得更准确的可靠性。

结论:

本文提出一种基于CIF的MAR分析方法,用于涉及区间不确定参数的机械手。在该方法中,应用CIF来估计区间函数的界限,并控制区间运算中的高估。CIF方法可以量化区间不确定性信息对柔性机械手的动态响应的影响。基于非概率可靠性理论,预测了双连杆柔性机械臂的MAR。为了验证CIF方法,应用MCS方法来计算MAR。作为自然结果,所提出的方法可以用纯间隔参数模拟柔性机械手的动力学。双连杆机械手的情况表明,该方法可有效解决纯间隔参数的不确定性问题。最后,通过使用全局灵敏度分析进行对灵敏度进行分析以促进优化设计。

关键词:空间机械臂,运动精度可靠性,区间理论,Chebyshev扩张函数 (CIF)

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2.

室内甲醛被动热催化的实际性能

张 舸1,李 妍1,白 娇1,张群立2,刘 靖3

(1.北京科技大学 土木与资源工程学院,北京 100083;2.北京建筑大学 北京市“供热、供燃气、通风及空调工程”重点实验室,北京 100044; 3.河南理工大学 土木工程学院, 河南 焦作 454000)

创新点说明:

创新地提出被动式热催化净化室内甲醛的方法,利用散热器散热助力热催化反应,并搭建试验台进行验证。

研究目的:

研究被动热催化室内甲醛的实际性能。

研究方法:

1)实验研究,制备涂有贵金属催化剂Pt/TiO2的加热板,以模拟具有被动热催化功能的散热器。在受控温度下的不锈钢室中测量模拟散热器存在下的甲醛降解速率,并与在催化剂粉末存在下的甲醛降解速率进行比较。所使用的主要设备包括:气相色谱仪,氢空一体机等。

2)数据分析,温度和甲醛浓度对降解性能的影响进行了测量并以多项式的形式拟合。得到自变量内任意温度和甲醛浓度下,甲醛降解量的取值。

研究结果:

根据实验结果,在25~90 ℃下,甲醛的净化率随温度升高而增大。粉末状甲醛的净化率比被动式热催化的净化率要大。

结论:

1)在基于实验数据的分析中,ISO标准的10至50倍的甲醛浓度可以降低至接近允许极限;

2)发现涂层催化剂性能略差于催化剂粉末,结果差异可归因于辐射器引起的自然对流的传质能力;

3)发现清洁空气输送速率(CADR)仅仅是温度的函数,与研究范围内的室内甲醛浓度无关。

关键词:甲醛;Pt/TiO?;降解;被动热催化;CADR

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3.
基于载荷增量法和扰动压力法,研究液体液压主轴系统的动态性能。通过有限差分法求解计入微尺度速度滑移效应的不定常油膜压力分布的雷诺方程,并得出非线性油膜力。应用载荷增量法和扰动压力法求解反映油膜动态特性的4个动态刚度和阻尼系数,并用于转子轴心轨迹的动力学描述,求解存在偏心质量下的转子轴心轨迹,实现液压主轴系统的流-固耦合分析。研究结果表明:速度滑移对液压主轴的动态刚度和阻尼性能造成了一定的影响。动刚度系数KxxKxyKyxKyy受滑移影响降低的最大比率分别为4.85%、4.85%、7.20%、7.16%,速度滑移降低了油膜阻尼系数CyxCxyCyy,阻尼系数Cxx受滑移影响比较复杂;随着转子偏心质量距的不断增加,主轴轴心运行轨迹在不断扩大,系统的稳定性不断降低。最后,通过液压主轴回转精度实验验证了轴心轨迹模型的正确性和有效性。  相似文献   

4.
为研究全螺纹高强锚栓的黏结锚固性能,以高强锚栓类型、高强锚栓直径d、锚固长度la及混凝土保护层厚度c为试验参数,进行了24组共计48个高强锚栓的拉拔试验。结果表明:端头高强锚栓较直高强锚栓可有效减小其所需的锚固长度。直高强锚栓黏结力主要集中在la=10d以内;增加c可以提高其锚固性能,增加la可以减小c对其黏结锚固性能的影响。混凝土的破坏程度和la直接影响高强锚栓受拉过程中能量转化和消耗。中国规范中有关锚栓锚固长度的设计方法过于保守。  相似文献   

5.
在矩形明渠中,自由跌水可作为其流量计量设施,具有简单方便、运行维护容易的特点。工程中,矩形明渠底坡往往为陡坡,边壁因材料限制通常较粗糙,体现为陡坡粗糙渠道的特征。目前对此类明渠中设置跌坎后,跌坎上的水力特征性研究较少。本文采用模型试验的方法对不同底坡S、不同边壁粗糙度n的矩形明渠中的自由跌水水力特性进行了研究。试验中,底坡范围为0.002 6到0.097 3之间,明渠边壁糙率系数在0.009 3到0.019 3之间,明渠水流弗洛德数Fr0在1.0到6.62之间,远超以前研究的范围。结果表明:在试验确定的底坡和边壁糙率系数范围内,明渠跌坎上游水流为急流,自由跌流坎末水深he与其上游临界水深hc之比值he/hc与√S/n呈线性相关。另外,受自由跌水影响的跌坎上游长度L只与底坡和边壁糙率系数有关,而与渠道流量无关。对陡坡渠道而言,he/hc值随着水流弗洛德数的增加而呈对数减小。最后本文根据试验数据提出了陡坡粗糙矩形明渠的自由跌流坎末水深与上游临界水深之比值he/hc和√S/nL和√S/n以及he/hc和来流弗洛德数Fr0的计算公式。本文通过增大底坡和边壁糙率的值,进一步扩展了前人关于明渠自由跌水的研究,这对于利用明渠自由跌水进行流量计量具有重要的工程应用价值。  相似文献   

6.

3D打印成型碳纤维接枝碳纳米管增强热塑性复合材料的强度提高

王婼楠1,吴海宏12,郭子月3,刘春太2,申长雨2

(1. 河南工业大学 机电工程学院,郑州450001; 2.郑州大学 橡塑模具国家工程研究中心,郑州450002; 3.中山大学 数学学院(珠海),珠海519082)

创新点说明:

1) 研究了碳纤维定量接枝碳纳米管对热塑性复合材料的界面性能及拉伸性能的影响。

2) 用3D打印模压成型的工艺方法制备了热塑性复合材料。

研究目的:

研究碳纤维表面接枝不同含量的碳纳米管对复合材料微观结构、界面性能和力学性能的影响。

研究方法:

1) 采用溶液法,通过控制碳纳米管接枝反应时间,制备不同含量碳纳米管接枝碳纤维,然后用硝酸刻蚀法,去除残留溶剂,验证了碳纳米管接枝的可靠性。用扫描电镜观察碳纤维的微观形貌,用FTIR测试碳纤维表面官能团并用XPS对碳纤维的表面官能团进行分析。

2) 用扫描电镜观察碳纤维与基体的结合情况并用接触角测量仪测试碳纤维与基体的接触角。

3) 通过 3D打印成型法成型了热塑性复合材料样条,并用扫描电镜观察碳纤维热塑性复合材料的界面微观形貌。

4) 采用万能试验机测试3D打印成型热塑性碳纤维复合材料的拉伸性能,并观察复合材料断口形貌。

结果:

1) 溶液法.扫描电镜观察发现碳纳米管在碳纤维表面均匀分布,表明碳纤维与碳纳米管之间存在较强的键合关系。但随着接枝时间的增加,碳纤维表面的碳纳米管含量逐渐增加,但达到0.4%时,出现分散不均匀现象。碳纤维表面含有上浆剂和去掉上浆剂的对比发现,无上浆剂的碳纤维表面沟壑明显,这些沟槽可以增加碳纤维的比表面积和表面能,增强了基体与碳纤维的机械相互作用。用FTIR测试碳纤维表面官能团并用XPS对碳纤维的表面官能团进行分析,结果表明,经偶联剂改性后,C=O键含量明显增加,碳纤维表面引入含氧官能团。C1,O1S峰增强,表明碳纳米管接枝到了碳纤维表面。

2) 扫描电镜结果表明,与表面未接枝碳纳米管的碳纤维相比,接枝碳纳米管的碳纤维与基体PA6具有更好的润湿性。接触角测试结果对比发现,接枝碳纳米管的碳纤维与基体的接触角,明显小于未接枝碳纳米管的。

3) 通过扫描电镜观察复合材料的界面微观形貌,结果表明:纤维与基体之间存在一定厚度的界面层,界面层的存在可以减轻纤维与基体之间的力学性能突变引起的应力集中,并防止界面缺陷的扩展。

4)界面结合强度测试结果表明,当碳纳米管的质量分数增加到0.25%时,复合材料的界面结合强度比未接枝碳纳米管的碳纤维增强的PA6复合材料提高了20%,比表面有环氧的碳纤维复合材料提高了41.8%。然而当碳纳米管含量大于0.4%时,界面结合强度不再继续增加。力学测试表明碳纳米管含量为0.25%的复合材料具有最高的平均模量、拉伸强度和界面剪切强度。接枝碳纳米管的碳纤维复合材料断口形貌可以观察到界面处基体中的韧窝。表明基体树脂在拔出纤维前经历了较大的塑性变形,表明纤维与基体有很好结合性。

结论:

实验结果表明,碳纳米管可以提高表面的润湿性和CF表面粗糙度。碳纳米管接枝碳纤维增强PA6与环氧上浆的碳纤维复合材料相比,当碳纳米管的质量分数达到0.25%时,复合材料的界面结合强度增加了41.8%,拉伸强度提高了130%,界面剪切强度提高了238%。然而,随着碳纳米管含量的继续增加到0.4%时,界面结合强度和力学性能就会下降。

关键词:热塑性复合材料,界面结合强度,界面剪切强度,3D打印成型

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7.
MXene 具有较大比表面积和优异的导电性, 当与金属氧化物半导体结合时可以抑制片层团聚, 还可以大大提高载流子转移速率, 提高气敏性能。通过简单的水热和煅烧两步法成功合成了Fe2O3/Nb2O5/Nb4C3Tx 三元复合材料。通过表征, Fe2O3 微米球分布在 MXene 纳米片层之间。气敏测试结果表明, 与原始Fe2O3相 比, Fe2O3/Nb2O5/Nb4C3Tx 传感器对丙酮的响应能力有明显的提高。传感器灵敏度高, 选择性较好, 对环境中 浓度为 5 ×10?6 的丙酮响应高 (Ra /Rg = 7.81, 30% RH), 响应和恢复速度快, 具有出色的重复性和长期稳定性。Fe2O3/Nb2O5/Nb4C3Tx 传感器具有良好的气敏性能, 主要因为三元复合材料提供了较大比表面积和丰富的氧空位, 增强了活性位点, 使得气体易于在传感器表面扩散, 为开发丙酮敏感复合材料提供了参考。  相似文献   

8.
低温等离子体内部存在很多高活性粒子可以促进CO2气体在常温下分解。为了提高CO2的分解效率,探索CO2减排的新途径。研究了介质材料(γ-Al2O3、石英棉、CaO)加入时,等离子体与CO2的反应情况及不同填充材料对该反应的影响。研究表明,加入介质填充材料会显著提高CO2的分解效率,且加入石英棉时对CO2的分解效率最高;填充材料粒径在250 μm时,CO2转化率最高。  相似文献   

9.
副产物连二硫酸锰(MnS2O6)生成是限制废气二氧化硫还原浸出软锰矿副产硫酸锰工艺工业化应用的技术瓶颈和关键科学问题。迄今,MnS2O6的生成机制尚未明确,难以为探究其工艺控制措施提供有效理论依据。基于此,本文研究了SO2浸出软锰矿体系MnS2O6的生成机制,阐明了MnS2O6生成速率控制步骤和动力学过程。首先基于反应体系理论分析,提出基于表面吸附和电化学模型的自由基生成机制可用于解释MnS2O6的生成机制,其生成速率微观上取决于自由基HSO3形成速率,宏观上主要取决于体系H+和HSO- 3浓度,两者的反应级数均为1,推导的理论生成速率方程为 。随后通过动力学实验考察了体系SO2浓度、pH和温度对MnS2O6生成的影响,研究结果表明,MnS2O6生成速率随体系酸度和温度的升高呈现先快速减小后趋势趋缓,随体系SO2浓度的升高而升高,H+和SO2浓度对MnS2O6生成速率的反应级数分别为-0.057和0.9954,反应的活化能为6894.05 J/mol。最后基于液相SO2解离平衡关系,推导得到H+浓度和HSO- 3浓度对MnS2O6生成速率的反应级数分别为0.943和0.996,与理论速率方程的级数非常接近。研究结果验证了对MnS2O6生成机制的解释和动力学推导过程, 可为该工艺工业化应用时MnS2O6生成特性及抑制方法研究提供理论依据和有效途径。  相似文献   

10.
采用水热辅助的溶胶凝胶法制备纳米钛酸锌(ZnTiO3)光催化剂,以罗丹明B为目标降解物,运用动力学模型分析罗丹明B(RhB)初始浓度对降解效果的影响。通过SEM、XRD、XPS、UV-Vis DRS对ZnTiO3进行表征,并使用自由基捕获试验分析其降解机理。结果表明,ZnTiO3为纯六方相,形貌为类球形,粒径50 nm左右。在催化剂用量为1 g/L、RhB初始浓度为5 mg/L、pH值为3的条件下,光催化反应150 min后,RhB降解率为93.2%。其动力学方程为k=0.132C0-1.253。ZnTiO3光催化剂降解过程中,·OH、h+、·O2-均起到催化作用,产生·OH、h+的量相近且多于·O2-,说明·OH、h+在催化反应中起主要作用。  相似文献   

11.
γ-Al2O3为载体,将Ti和Sn两种元素进行负载制备负载型γ-Al2O3粒子电极,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)、红外光谱(IR)对γ-Al2O3和负载型γ-Al2O3粒子电极进行表征。研究了电解时间对三维粒子电极法电催化氧化氯霉素的影响。采用初始浓度100 mg/L的CAP模拟废水,持续电解3 h后,制备的粒子电极通过三维电解对CAP去除率为72.8%,对TOC去除率低于3.7%,说明负载型γ-Al2O3粒子电极对氯霉素矿化作用较小。三维粒子电极对氯霉素的降解过程近似符合一级动力学方程,CAP初始浓度对去除率影响较小。粒子电极电催化氧化CAP的关键因素之一为·OH,外加叔丁醇对·OH进行清洗,相同条件下,氯霉素去除率降低至30%左右,表明氯霉素的降解是由阳极氧化和·OH间接氧化两种途径协同作用的。  相似文献   

12.
案情介绍 2006年5月,甲市质量技术监督局执法人员接到群众举报,该市某房地产开发公司在其开发销售的××商品房住宅小区安装了未经CCC认证的户外动力配电箱。执法人员随即到××住宅小区进行了执法检查。  相似文献   

13.
尖晶石 LiMn2O4 正极材料是在原有锂电池正极材料 LiCoO2 、LiNiO2 、LiMnO2 的基础上研发出来的优选 正极材料, 它相较于 LiCoO2 材料价格更加低廉热稳定性加强且安全性能有所提高。采用 Mg2+ 掺杂 LiMn2O4正极 材料, 利用基于密度泛函理论的第一性原理对 LiMg0.5Mn1.5O4 晶格常数与能带结构、态密度进行计算与分析。结 果表明: 新材料 LiMg0.5Mn1.5O4 的空间群为 F4332, 掺杂后晶胞参数 a 明显减小, 晶胞体积收缩; 掺杂量为 0.5 时明 显比掺杂量 0.125 时 Fermi 能量和能量密度高。Mg 2+ 掺杂能影响 LiMn2O4 的晶体结构, 形成更加稳定的共价键。 掺杂量会改变 LiMn2O4 的空间群影响到结构稳定性, 所以掺杂量不宜过大。  相似文献   

14.
传统边坡可靠度分析往往在岩土参数服从线性Mohr-Coulomb(简称线性M-C)破坏准则的假设条件下进行,并且常常采用极限平衡法或有限元法计算安全系数。然而,岩土介质破坏准则具有一定的非线性。为能更加实际地描述岩土破坏机理和得到严格精确的解,基于非线性Mohr-Coulomb(简称非线性M-C)破坏准则,结合极限分析上限法和蒙特卡洛法,进行边坡可靠度上限分析。当非线性参数m=1时,与等效的线性M-C破坏准则进行对比计算,验证了方法的可行性。同时,将初始粘聚力、内摩擦角arctan(c0/σt)和非线性参数作为随机变量且服从截断正态分布,进行了参数变异性和敏感性影响分析。研究表明:非线性M-C破坏准则下,边坡可靠度随初始粘聚力、内摩擦角arctan(c0/σt)和非线性参数变异性的增大而减小;边坡可靠度随初始粘聚力和内摩擦角arctan(c0/σt)的增大而增大,随非线性参数的增大而减小。  相似文献   

15.
光催化还原技术可以将CO2气体转化成高附加值有机物,实现CO2资源化利用。TiO2作为常见的光催化材料,具有价格低廉、化学稳定性高等优点。虽其自身的光谱响应范围较窄,且其电子空穴复合率太高,导致其作为光催化材料的催化效率大大降低,但可以通过半导体复合的方式提高其光催化性能。以硫脲和二水氯化铜团制备出硫化亚铜Cu2S-TiO2-X,通过高温水热复合到基体上,通过X射线衍射、X射线电子能谱、扫描电镜、紫外光可见光分度计等表征手段研究了其物理特性,并进行了CO2还原实验。结果表明:Cu2S-TiO2-1.0的光催化还原性最强,其CH4产率为0.12 μmol/(g·h);随着Cu2S含量的减少,CH4产率先增加后减少。  相似文献   

16.
为探究铜绿微囊藻水华自然衰亡和水华堆积区藻快速衰亡对CH4释放的影响,构建了室内模拟实验,研究了铜绿微囊藻自然衰亡和快速衰亡过程中水环境因子和CH4、CO2气体释放通量的变化。结果表明:高密度铜绿微囊藻衰亡中水环境因子和产气的变化遵循相似的时间模式,且衰亡对CH4和CO2的产生有显著的促进作用。自然衰亡和快速衰亡的CH4累积释放量分别为对照组的22.80倍37.72倍,CO2累积释放量分别为对照组的5.36倍和4.03倍。自然衰亡与快速衰亡的总碳(C)释放量差异不大,但快速衰亡释放的气体组分中CH4的占比是自然衰亡的1.86倍。相关性分析表明,溶解性有机碳(DOC)是铜绿微囊藻衰亡中影响CH4和CO2释放的主导因子,且DOC中的芳香蛋白类物质和溶解性微生物代谢产物是CH4和CO2产生的主要底物来源。  相似文献   

17.
挥发性有机物(VOCs)是形成雾霾和臭氧的主要前驱物,控制其污染排放十分必要。论文研究采用热分解法、化学沉淀法和水热法制备CeO2,并通过浸渍-焙烧将15 wt%的CoOx负载在不同方法制备的CeO2上,以甲苯为目标污染物研究了不同制备方法对CeO2及CoOx/CeO2催化性能影响,并通过XRD、BET、SEM、H2-TPR和Raman对催化剂进行表征。结果表明:在甲苯浓度为1,000 ppm,空速为20,000 h-1测试条件下,化学沉淀法制备的CeO2具有最好的催化活性,在375℃达到80%的甲苯去除率;将其与Co物种复合后,Co/CeO2-P能在255℃达到90%的去除率。300 ℃下,经过78 h的长周期实验,Co/CeO2-P依然保持100%甲苯去除率。BET和H2-TPR结果表明:不同方法制备的CeO2拥有不同有比表面积和表面氧化还原性能,这是影响其催化活性的主要因素。  相似文献   

18.
为研究多因素对不同热工分区办公建筑总负荷指标的综合影响,在分析了单一因素对建筑总负荷指标影响规律的基础上,采用层次分析法对分别位于哈尔滨、兰州、重庆、广州的办公建筑负荷指标进行了评价。得到了窗户传热系数Kw、玻璃遮阳系数Sc、窗墙比R在不同热工分区办公建筑总负荷指标影响因素中的权重值,并对此进行了一致性检验。结果表明:对于严寒地区的哈尔滨和寒冷地区的兰州节能建筑,各因素重要程度为R > Kw > Sc;对于夏热冬冷地区的重庆和夏热冬暖地区的广州节能建筑,各因素重要程度为Sc > R > Kw。在建筑结构优化设计中应根据各热工分区负荷影响因素的比重不同进行优先控制相应因素。  相似文献   

19.

Velcro® 和 Dual-lock 粘扣力学性能的实验与数值分析

张军,王佳琦,袁振伟

(郑州大学 化工与能源学院,郑州 450001)

创新点说明:

Velcro® 和 Dual-lock 粘扣虽然被广泛应用,但其力学性能却研究很少,本文通过拉伸,剪切,从不同拉伸和剪切角度的影响、不同拉伸和剪切速率的影响实验,以及双臂梁和180o剥离实验,分别研究两种粘扣的力学性能,并分析比较它们各自特点。然后采用内聚力模型,分析了双臂梁和180o剥离断裂过程。计算结果与实验结果相符合,尤其是模拟Dual-lock 粘扣180o剥离过程,能很好地分析波动开裂过程。

研究方法:

实验采用Instron力学试验机,并利用Arcan夹具。选用3M生产的两种不同性能的粘扣,基板采用工字型铝材并用特殊固定方式。分别对两种粘扣进行了拉伸,剪切,不同拉伸和剪切角度影响,不同拉伸和剪切速率的影响实验,以及双臂梁和180o剥离实验。用ABAQUS软件,利用内聚力粘接单元,对双臂梁和180o剥离断裂过程进行了模拟。

研究结果:

拉伸和剪切实验发现Velcro®粘扣的力学性能与延展性材料类似,Dual-lock粘扣更像脆性材料;不同的施加力角度对其粘接强度影响不明显;施加力速率对其粘接强度有一定影响,Velcro®和Dual-lock粘扣在10-20 mm/min拉伸速率时有很高的粘接强度。利用内聚力粘接单元,对双臂梁断裂和180o剥离过程进行了模拟,计算结果与实验结果符合,尤其是模拟Dual-lock 粘扣180o剥离过程,能很好地分析波动开裂过程。

结论:

Velcro®粘扣应用在延展性链接处适合,Dual-lock 粘扣适合脆性链接;这两种粘扣采用10-20 mm/min的拉开速度有较高的粘接强度。内聚力模型能很好模拟这两种粘扣的断裂过程,可作为理论工具对粘扣进行设计和研发。

关键词:Velcro®粘扣,Dual-lock粘扣,力学性能,内聚力模型,数值预测

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20.
便利店销售额在传统零售业中增幅最高,照明在所调研样本总室内能耗中占比为43%。基于全国257家便利店的数据,探讨便利店的照明特征。采用多重线性回归方法建立照明能耗预测模型,采用因子分析方法探讨客观参数与主观评价的联系。研究表明,对便利店,考虑照明节能时需同步关注其主观评价的变化;进行照明设计时需因地制宜;照明能耗预测模型为ln y=0.479 ln x1+ 0.248ln x2-0.217(y为照明功率密度,x1为单位面积照明造价,x2为典型货架位置水平照度平均值);顾客对照明充足度的“敏感性”比照明均匀度高;提高照度平均值有助于提高主观评价。  相似文献   

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