基于数据驱动的声源表面振速稀疏恢复方法

准确描述声源结构的表面振速具有重要意义,振速描述的准确性主要依赖于声源表面的测点数,而增加测点数会导致测量成本增加.为了解决这一问题,提出一种基于数据驱动的声源表面振速的稀疏恢复方法.首先,通过等效源法利用数值仿真获得振速的训练样本;然后,通过K-SVD字典训练方法训练出声源表面振速的稀疏基;最后,通过稀疏正则化实现从有限的测量数据中恢复整个声源表面的振速.为了验证方法的有效性,给出了简支板的数值仿真,并在消声室内进行了实验验证.仿真与实验的结果表明,在测量点数较少的情况下,使用数据驱动的声源表面振速稀疏恢复方法相较于常规等效源法的恢复精度更高,且该方法的性能更加稳定,为声源表面振速的测量提供了新的方案.

数码电子雷管逐孔起爆下质点峰值振速预测研究

针对电子雷管起爆技术采用传统经验公式预测质点峰值振速精度较低的问题,本文根据电子雷管爆破施工的特点,将其按炮孔类型的不同进行分类,提出了一种分段式的质点峰值振速预测方法,并结合金属矿山巷道爆破进行了试验。结果表明:传统萨道夫斯基经验公式不适用于数码电子雷管爆破的质点峰值振速预测;按照延期时间将炮孔分类后,其质点峰值振速可利用萨道夫斯基经验公式进行预测,选取比例距离药量下各类型炮孔的预测值最大的部分,基于此组成拟合曲线,此组合式曲线具有较好的拟合效果。

浅海质点振速场强度的深度分布特性

质点振速场强度的深度分布特性对水声探测与估计具有重要影响.基于简正波非相干模态和变换到角度积分的近似条件,推导出质点振速的非相干简正波的角度积分形式,避免了本征值和本征函数的复杂计算,并揭示了质点振速强度在声源深度及对称深度具有显著变化特性的物理机理.数值结果表明:非相干质点振速的角度积分解析式可实现快速计算,并可较好地表征出质点振速强度的深度分布特性;同时,由于简正波模态幅度函数的叠加效应,垂直质点振速与水平质点振速的深度分布存在显著差异性;随后,以质点振速强度差为研究对象,分析了水平距离、声源频率、声速剖面及海水深度等参数对质点振速场强度的深度分布特性的影响.相关结论可为基于矢量场的被动目标深度估计提供理论依据.

三维声强与振速波束形成结合的声源识别方法研究

针对难以准确分离同频率双声源及计算声功率值的问题,提出三维声强矢量与质点振速的常规波束形成技术结合的声源识别方法,应用于同频率双声源的定位与声功率分离中。利用三维声强矢量特性求解各探头中心处质点振速与声强值;将质点振速引入常规波束形成对各声源定位;将定位结果代入三维声强矢量分解法中,构建声强、声功率的非线性方程组,求解得各声源声功率值。在半消声室内进行实验,实验结果表明:质点振速波束形成的声源定位方法可行,三维声强矢量方程组求解各声源声功率值误差在5%以内。

高灵敏度低频振速梯度水听器设计

目前振速梯度水听器存在灵敏度低、频带窄等缺点,限制其在工程上的应用。为解决以上问题,基于电化学换能原理,采用电极微机械加工工艺,设计了一种电化学换能振子,并制成高灵敏度、低频振速梯度水听器。所设计的电化学振子振速灵敏度达到2500 V/(m/s),较动圈振子的振速灵敏度提高了19 dB,工作频带由20 Hz~200 Hz扩展到5 Hz~400 Hz,表明其具备更高的灵敏度和更宽的工作频带。振速梯度水听器在100 Hz~400 Hz频段内进行校准,结果显示纯偏导通道x和y方向的灵敏度以及混合偏导通道的灵敏度均满足每倍频程6 dB增长规律,且分别具有偶极子指向性和四极子指向性。纯偏导通道和混合偏导通道的灵敏度和指向性的测试值与理论值基本一致。

基于无人机量测的深孔爆破振速预测方法

当前高速公路路基爆破的智慧化水平较低,导致路基深孔爆破时爆破振速难以实现精准预测,爆破施工优化效果较差。依托济青中线潍青段路基深孔爆破工程,引入无人机航测技术,建立路基爆破的三维模型,提出基于无人机摄影量测和三维模型重建技术的爆心距计算方法,实现了路基深孔爆破的爆心距精准计算;通过爆破振动监测获取振速数据,基于药量、振速、爆心距等参数建立深孔路基爆破的振速预测方法,有效提高爆破振速预测公式的拟合度和精准度,为路基爆破智慧化设计优化、施工决策及现场安全管理提供科学依据。

不同长径比装药对海底管道峰值振速的影响

为研究水下爆炸时炸药长径比对海底管道峰值振速的影响规律,基于商业有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立由水体、海底土壤、TNT炸药和X70管道组成的有限元模型。数值模拟研究不同长径比(1.31<L/D<2.83)的柱状药包水下爆炸时对海底管道峰值振速的影响。同时,采用对比萨道夫斯基经验公式和最小二乘法多项式拟合方法,尝试获得海底管道峰值振速的预测公式。研究表明:在近场水下爆炸范围内,装药作用于管道的振速呈周期性衰减。在炸药量固定的条件下,炸药的长径比越大,作用于管道的峰值振速越大。当管道的迎爆面振速达到峰值时,其背爆面会降至振速谷值,反之亦然。在3.6>R>1.8时,相比与萨道夫斯基公式,采用二次多项式拟合方法时管道的振速预测误差相对较小;而在9>R>3.6范围内,两种拟合方法都适用于爆炸荷载下海底管道的振速预测。

振速法在变速箱测试中的应用

汽车变速箱是汽车的重要组成部件,其质量的优劣极大程度地影响着汽车性能的好坏。在实际运行过程中,变速箱的振动与噪声是两个关键性问题,为了更好地对变速箱进行测试,分析了振速法的理论知识,并且将振速法应用到变速箱测试过程中,对振速法测量以及数据处理进行研究,修正了总噪声,并对声压计法与振速法的测量结论进行分析,可知振速法在变速箱测试中应用效果较好,并且有着更好的应用前景。

浅谈矿山法地铁施工爆破振速控制

矿山法在城市地铁施工中应用广泛,能为地铁车站及隧道开挖节约大量成本及时间,但爆破振速却会严重影响周边建筑物及管线的结构稳定性、安全性。基于此,本文对青岛市地铁四号线江苏路站斜井爆破开挖施工振速控制进行研究,以期为类似工程施工提供借鉴。

隧道内部爆破质点峰值振速分析与预测

为了进一步提高隧道内部爆破质点峰值振速的预测精度,通过记录测取隧道爆破开挖现场的爆破参数与振动波形,分析了隧道内部爆破质点峰值振速的分布特性,建立了隧道内部爆破质点峰值振速预测模型。竖直方向的爆破质点峰值振速与水平切向、水平径向的爆破质点峰值振速有显著差异,且竖直方向上爆破质点峰值振速各项统计量均较大。对断面测点的位置而言,竖直方向上拱腰与边墙的爆破质点峰值振速分布相似,拱顶与底板的爆破质点峰值振速可归为一类,拱顶与地板爆破质点峰值振速的最大值、平均值等均显著大于拱腰与边墙爆破质点峰值振速的最大值、平均值等。从测试集拟合优度R^(2)而言,基于萨道夫斯基公式的拱顶与底板模型、拱腰与底板模型在测试集上的R^(2)分别为0.64与0.78。基于XGBoost的拱顶与底板模型、拱腰与底板模型在测试集上的R^(2)分别为0.93与0.91,相较于萨道夫斯基公式R^(2)分别提高了45.3%与16.7%。XGBoost模型实现了隧道内部爆破质点峰值振速的精准预测,可满足工程现场的应用需求。

既有铁路在隧洞掘进爆破下的振速响应研究

依托某新建工程铁路专用线隧洞工程,采用动力有限元软件建立三维数值模型,研究了既有铁路在新建铁路隧洞爆破开挖下的振速响应特性。结果表明:随着测点与起爆位置距离的增加,同水平面的既有铁路结构振速峰值呈减小趋势;在此基础上,基于现场实测振速与数值模拟仿真计算数值进行对比验证,结果为:既有铁路结构与爆破工点距163m时,既有铁路产生最大振速为0.285cm/s,满足振速控制标准,且数值模拟结果与实际爆破振速大小高度吻合。

基于振速法和1/3倍频程谱的座椅噪声评定系统研究

国内汽车座椅噪声检测主要是在环境噪音不超过30dB左右的消声室中采用声级计进行检测,其建设成本高、检测效率低,不适宜工业现场生产。文章基于振速法获取噪声数据,该方法测试时可避免工业生产现场的背景声和反射声干扰。通过1/3倍频程谱方法缩小频率分析范围,并对各个频带的声功率级进行叠加处理后进行分析评定。系统硬件由成本较低的加速度传感器、电荷放大器、数据采集卡和上位机等部分搭建,经测试证明该系统运行效率高、监测评定数据可靠。该在线监测评定系统提升了汽车制造企业生产效率、降低生产成本、提升汽车制造性能,可广泛推广到汽车生产企业制造生产线中。

考虑自由面数量和抵抗线影响的隧道爆破振速预测

为研究不同自由面条件下隧道爆破振速的衰减规律,探讨振速峰值与自由面数量、抵抗线之间的相关关系,基于萨道夫斯基公式,建立考虑自由面数量与抵抗线的振速预测修正公式。研究结果表明:振速峰值随自由面数量的增加而降低,随抵抗线的增加而增加;考虑自由面数量与抵抗线影响的修正公式,可有效提高爆破振速的预测精度;经试爆数据验证,修正公式振速预测值的平均误差为13.32%,远小于萨道夫斯基公式振速预测值的平均误差24.79%;修正公式与现场实测数据的良好相关性为大断面隧道分部爆破最大段药量的控制提供科学依据,通过工程应用可有效保障临近既有运营隧道的结构安全。研究结果可为类似近接工程的精细化爆破设计和施工提供参考。

爆破影响下巷道振速及位移变化规律分析

为深入了解露天爆破地震波对煤矿巷道造成的影响,以内蒙古某露天煤矿爆破对相邻煤矿巷道的影响为工程背景,运用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,采用对比分析和最小二乘法相结合的方法研究了爆破振动对巷道围岩振速及位移的影响变化规律,且在爆破现场进行了巷道围岩收敛位移监测。结果表明巷道周围各质点的最大振速随爆心距增大而减小,巷道边墙两侧中部质点的最大位移随爆心距呈现间隔式递减。爆破振动对相邻煤矿巷道各侧围岩的影响程度不尽相同,收敛监测数据表明背爆侧围岩受爆破振动的影响最小,迎爆侧围岩受爆破振动的影响最大,巷道围岩基本处于稳定状态。运用最小二乘法反演得到萨道夫斯基公式中的K值和α值分别是30.814和1.085,可为预测露天煤矿爆破地震波对相邻巷道的影响提供一定的参考意义。

安家岭煤矿爆破振速预测与安全允许距离研究

安家岭露天煤矿东帮工作面面临靠近开采边界的问题,为了掌握爆破振动传播规律以及对周围建筑物的影响,采用TC-4850爆破测振仪进行监测。对监测数据采用线性回归分析方法,计算出K和α值,得到了质点峰值振速的衰减规律公式,并通过预测值与实测值进行比较,验证了公式的可靠性。通过引入安全保证系数并结合《爆破安全规程》中对一般民用建筑的振速允许值计算安全允许距离,得出三方向安全允许距离与最大单段药量的关系分别为R_(x)=28.484Q^(1/3),R_(y)=27.513Q^(1/3),R_(z)=27.791Q^(1/3)。

考虑自由面参数影响的地铁隧道爆破振速预测公式优化研究

预测地铁隧道爆破施工产生的振动速度,大多采用萨道夫斯基公式进行计算,很难反映岩体爆破中自由面的影响。然而,在隧道爆破过程中,岩石的自由面面积及自由面数量都会影响爆破地震波的传播,导致振速发生变化。为进一步研究自由面对爆破振速的影响,在萨道夫斯基公式的基础上,引入自由表面积S_(r)、自由面数量系数k和自由表面指数β来表征自由面对爆破振速的影响,并采用统计学t分布进行优化,建立隧道爆破地表振速改进预测公式。以重庆地铁18号线富歇区间隧道工程为依托,开展爆破振动测试,将改进公式与原公式对实测振速的拟合结果对比分析,验证了改进公式的正确性。通过数值模拟建立了3种自由面参数不同工况下的隧道爆破模型,根据改进公式预测结果的各项误差评价指标,可知和方差由3.19×10^(-5)下降为1.29×10^(-5),均方根误差由1.56×10^(-3)下降为9.96×10^(-4),决定系数由0.887上升为0.956,调整决定系数由0.882上升为0.954,证明了改进公式具有更高的预测精度。研究成果可为类似隧道爆破工程提供一定的理论依据。

一种热对流式MEMS二维质点振速传感器

由空气质点振速传感器和声压传感器组成的矢量传声器是测量声场空间信息的重要方式。本文设计了一种新型热对流式二维质点振速传感器,不同于传统平行线式传感机制,该器件由多线进行交叉连结形成一个中央十字加热器和四个直角测温线,构成新的局域加热和温度传感方式,基于此设计能够获得更高的灵敏度并具有理想的正交性。通过数值分析对其传感机制进行了详细分析,并使用MEMS工艺进行器件制备和性能验证。实验结果表明,该器件具有良好的响应灵敏度和接近完美的正交指向性。所提出器件在体积受限的声场测量中具有潜在应用价值。

匹配垂直质点振速的浅海地声参数反演

海底声学参数对海洋波导中的声场特性研究和相关应用具有重要意义。针对一次夏季黄海声传播实验,分析了浅海负跃层环境下垂直质点振速的传播特性和简正波结构,说明当声源和接收器均位于负跃层下时,除海底附近外的大部分深度上垂直质点振速能量较高,且与声压相比,号数高的简正波对垂直质点振速的贡献更大,利用垂直质点振速进行匹配场反演能获得更高的海底参数敏感性。分析了海底吸收系数对垂直质点振速匹配场反演的影响,结果表明只有当进行匹配场反演时设置的海底吸收系数接近真实值时,才能获得准确的海底声速、密度和海深反演结果。利用实验中矢量水听器获取的垂直质点振速信号进行匹配场反演,将海底吸收系数在变化范围内取不同值对海底声速、密度和平均海深进行全局搜索,根据代价函数值最大确定了海底声速、密度及平均海深的反演结果,并利用不同距离上的声压传播损失反演出不同频率下的海底吸收系数。根据反演得到的海底声学参数计算声压传播损失,与实验中声压水听器测量结果符合较好。

不同条件下后施工隧道爆破开挖对邻近隧道振速的影响规律

为研究后施工隧道爆破开挖对邻近隧道的影响,以格鲁吉亚E60高速公路隧道为工程背景,通过对大断面浅埋双线隧道爆破开挖进行数值模拟,探究爆破荷载对不同间距、不同埋深、不同围岩等级的邻近隧道振速的影响。结果表明:爆破荷载以后施工隧道掌子面为中心向四周围岩传播;在邻近隧道距爆源前方5 m的断面处围岩振速达到最大值,邻近隧道中爆源前方振速大于后方振速,且迎爆侧振速远远大于背爆侧振速,迎爆侧振速衰减速率大于背爆侧振速衰减速率,邻近隧道拱腰受到爆破荷载的影响最明显;邻近隧道围岩的x方向振速最大,z方向振速次之,y方向振速最小;不同条件下隧道间距、隧道埋深和围岩等级均与邻近隧道围岩及初期支护振速成反比,其中围岩等级对邻近隧道爆破的影响最显著。

基于爆破振速演变规律的采场安全分析

在金属矿资源回采过程中,井下采场爆破对地表建(构)筑物、堤坝及边坡等稳定性带来严重威胁,尤其对于赋存有高陡边坡的露天地下联合开拓矿山。针对永平铜矿面临的井下矿体回采爆破与临近高陡边坡稳定性之间的矛盾,开展了地表及井下爆破振动监测,按照振速统计分析原理及萨道夫斯基经验公式,分析并得出了爆破引起的质点振动特性及振速衰减规律,在多数测点所测得的最大振速普遍分布于0~1 cm/s,主频分布在0~150 Hz。并按照边坡岩体的爆破地震波衰减规律和当地的地震烈度,确定了Ⅳ号矿体不同采场生产所允许的最大单段药量,为矿山的安全生产提供理论和实践依据。