基于分数低阶协方差的阵列式超声波测风方法

考虑到当前基于时差法的超声波测风方法是间歇式测量,并且在脉冲噪声背景下测风精度较差,提出一种基于分数低阶协方差的阵列式超声波连续测风方法。该方法采用由一个发射超声波换能器和4个接收换能器组成的超声波测风阵列结构,依托该阵列结构通过对其连续采样并进行分数低阶协方差运算处理以抑制脉冲冲击噪声的影响,然后结合多重信号分类算法即可实现风速风向的高精度连续测量。通过仿真对比实验和实际测量实验验证了所提方法的有效性及优越性,与其他超声波测风方法相比具有更强的噪声抑制能力及测风精度,在实测实验中风速和风向的测量误差分别为1.2%和2°,基本达到了超声波风速风向测量的精度要求。

阵列式碳纤维复合材料的制备与微波吸收机理研究

以碳纤维为代表的碳材料具有质轻、导电性好、化学稳定性强等突出的物理化学性质,将其作为吸波剂使用可以提升材料的吸波性能、使用寿命并有效降低重量。通过“电场取向优化+基体灌封固化”的工艺完成了不同组分阵列式碳纤维复合材料的制备,采用SEM、FT-IR等手段对材料的形貌和化学成分进行表征,利用矢量网络分析仪对材料在2~18 GHz频段内的复介电常数和复磁导率进行表征,分析了微观结构对材料电磁参数、界面阻抗匹配及电磁波吸收性能的影响规律,最后研究碳纤维空间排布形式、复配粉体成分对其吸波性能的影响机制。结果表明,材料的电磁损耗机制由电介质损耗、干涉相消、界面极化弛豫、磁损耗共同构成;当复合材料厚度为2.0 mm时,反射率<-10 dB(6.1~7.6 GHz),在6.5 GHz处最大衰减值为-15.2 dB,热导率达到3.2 W/(m·K);验证所制备的材料在满足电磁波吸收功能的同时还具有一定的导热性。

艰险山区阵列式三维音频大地电磁勘探方法与应用

艰险山区是铁路工程勘探领域的重难点。地球物理方法具有设备轻便、施工效率高、成果直观的特点,适合艰险山区的探测工作。大跨度硐室横向范围宽,单条物探测线难以满足勘探精度要求。为此,本文介绍了适用于艰险山区大跨度硐室勘察的阵列式三维音频大地电磁勘探方法,该方法测线布置综合考虑了隧道埋深、硐室跨度,以及测点分布均匀性和边缘效应对探测精度的影响,有效提高了外业资料质量,通过联合反演构建了详实的地下三维视电阻率数据体,可直观反映地下地质体异常空间展布情况。研究成果有效揭示了破碎富水岩体地下空间赋存形态,为隧道施工设计提供了参考。

现有阵列式位移计产品验证及适用性分析

城市的快速发展,施工环境的日益复杂,对施工过程的风险把控日渐增高,因人工监测受限条件较多,因此,自动化监测仪器的使用也在逐渐普遍化,但自动化监测仪器的技术参数是否满足要求需进一步验证。本文以某厂家的阵列式位移计为实验分析对象,对阵列式位移计的技术参数及适用性进行分析,结果表明该仪器可进行360°弯转,但角度量程不是360°,单节测量仪器单天及一星期内差值均小于0.5 mm,仪器监测数据进行温补后仍受温度变化影响,精度满足0.005°,即该阵列式位移计适用于软管处弯折角度较小,温度较为恒定的监测环境。

小型化微片阵列式被动调Q全固态激光器

本文针对无人机空中目标探测系统的空间限制,提出了一种多光束可分路扫描式被动调Q微片阵列全固态激光器的方案,采用六管芯半导体激光器阵列端面紧凑泵浦长条状的Nd:YAG/Cr^(4+):YAG键合晶体,在每一路1.6 W的泵浦功率下,产生了6路波长为1064.4 nm、脉冲宽度为2.4 ns、光束质量为1.39、峰值功率为3.75 kW、重复频率可达22 kHz的输出激光,整个系统的体积仅为2 cm×2 cm×1.5 cm,实现了6路激光同时输出。研究了调Q晶体的初始透过率和输出镜反射率对激光脉冲重复频率和峰值功率的影响机制,重点对泵浦源激光器管芯的出光一致性问题做了深入探讨,通过实验验证了使用一个激光键合晶体产生多路纳秒级窄脉冲激光束的可行性。研究结果以小型化结构实现了被动调Q全固态激光器的多光束出射,对实现激光探测系统光源的小型化和集成化有借鉴意义。

基于XGBoost算法的冠心病阵列式脉图参数特征分析和辅助预测模型研究

目的研究冠心病患者的阵列式脉图参数特征,探索基于极限梯度提升算法(extreme gradient boosting,XGBoost)建立冠心病辅助预测模型。方法纳入社区老年体检中心的正常人群106例(正常对照组)和冠心病患者300例(冠心病组),使用24点阵列式脉诊仪采集受试者的脉象数据,分析冠心病组与正常对照组的阵列式脉图容积(array pulse volume,APV)差异,并基于XGBoost算法建立冠心病辅助预测模型。结果3种脉图通道数据分析方法的对比差异结果趋同,均有冠心病组h 1、h 4、h 5、h 1/t 1、As显著低于正常对照组(P<0.05),是3种分析方法中共有的冠心病脉图诊断特征。冠心病组APV h1、APV h2、APV h3、APV h4、APV h5显著低于正常对照组(P<0.05)。最大幅值通道均值法的模型综合性能最好,指标包括t 1、t 3、t 4、w 1、w 2、w 1/t、w 2/t。结论阵列式脉图特征参数一定程度上可以反映冠心病患者的心血管功能状态,APV指标可以提升模型的冠心病辅助预测性能。

基于Cat.1技术与阵列式位移计的深基坑监测方法与应用

深基坑开挖的危险系数高,容易引发安全事故,需要采用有效的地质灾害监测系统。为实现深基坑施工阶段变形的有效监测与预警,提出了采用基于Cat.1技术与阵列式位移计的无线自动化监测方法。首先通过与传统的LoRa通信技术对比,分析了Cat.1技术的特点和优势。然后把Cat.1技术与阵列式位移计共同应用于基坑监测,建立了监测系统。最后,以某深基坑监测项目为例,分析了代表性测点的水平位移监测结果。结果表明,所建立的监测系统能够稳定地采集监测数据并上传至监测平台,实时反映基坑测点水平位移变化规律,且监测结果的可解释性高,有助于及时发出预警信号,做好风险防范措施。

阵列式直驱波浪发电系统集中式模型预测控制方法

将多个波浪能发电装置组成阵列是大规模开发波浪能的发展趋势。对于阵列式直驱波浪发电系统,采取合适的能量优化控制方法能显著提升波浪能捕获效率。然而,由于阵列式系统存在浮子间的相互辐射作用,已有的集中式模型预测控制(MPC)面临在线计算量大、难以工程应用的困难,而将各浮子视作独立系统的分布式MPC则存在能量捕获效率的损失。对此,文中提出一种改进的集中式MPC方法,将优化区间与约束区间进行解耦,可在保障系统整体能量捕获效率的同时,大幅减少计算开销,提升系统的实时控制性能。通过仿真研究分析了约束区间解耦方法的性能,并在多种波浪工况条件下验证了所提出方法的有效性。

阵列式柔性薄膜传感器的快速扫描实现

柔性薄膜传感器由于具有极高的柔韧性和可拓展性,可生产出不同大小的面积形状,通过阵列式排布,可以设计出大尺寸、多样化与数据实时特点的集成传感器模块。但对于大尺寸阵列式柔性薄膜的数据实时采集的方法仍存在挑战,本文基于STM32单片机以及一块4×4(可拓展)的阵列式柔性薄膜,经STM32控制,实现阵列式快速扫描,实时快速地定位出信号来源并反馈出在该薄膜单元的压力变化值。

阵列式无线电能传输系统自适应区域划分定位策略

无线电能传输系统中,发射线圈和接收线圈间不可预知的偏移会显著地降低系统的传输性能。通过阵列式系统的精确定位和功率定向,能够有效地缓解偏移带来的不利影响。该文提出一种基于自适应区域划分的平面阵列式无线电能传输系统接收线圈定位策略。该策略不需要额外的检测线圈或位置传感器,仅通过建立发射线圈电流与接收线圈坐标之间的关系模型,就能推导出坐标计算公式。根据预设定位精度,对随机放置接收线圈的区域进行划分,并动态优化各区域的最佳参考点。通过比较接收线圈在待测定位点与最佳参考点时发射线圈电流的变化量,确定相应坐标的变化量,从而实现对接收线圈的精确定位。通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。实验结果表明,在329 mm×329 mm的区域内,平均定位误差为9.98 mm,满足预设的10 mm定位精度。

阵列式应变风速仪在测量中的应用研究

流道口气流场均匀度和强度在很多工程场景中具有重要意义,如对于气动学测试、散热器效率等都具有很大影响。研究发现,散热器单位面积气流流速越快,散热速率越高,气体流速越均匀,散热速率也会越稳定;而在气动学测试中,流场截面上各个位置处气流场流速均匀度对测试结果的准确性影响很大,流速不均匀或者流速测定不准可能导致试验的结果失败。提出了一种基于应变的阵列式风速仪,并探讨了其在气体流场测量中的应用。该风速仪采用由多个高精度应变传感器组成的阵列,通过测量气流作用在传感器上的应变变化来计算风速。实验结果表明,该风速仪能够有效地反映出气体流场的动态变化,具有较高的测量精度和稳定性。

基于柔性超声传感器的阵列式管道壁厚监测系统

当前应用于油气管道壁厚监测的各类超声传感器均为传统刚性结构,针对其超声能量受损、测量范围受限及不易阵列化的问题,设计了一种基于柔性超声传感器的阵列式管道壁厚监测系统。该系统利用柔性电路板及背衬实现传感器阵列化集成,以STM32为主控芯片的硬件电路实现了各通道传感器超声的激励与数据的采集。同时,上位机对接收到的测量数据进行分析处理,从而实现对管道壁厚的监测。实验结果表明,该系统具有良好的测量效果,精度可达0.02 mm。

阵列式监测传感器研究及算法实现

研究目的:目前基坑深层水平位移自动化监测和路基隧道等构筑物内部形变自动化监测领域中所用测量传感器普遍使用测斜等轮轴测量设备,存在抗压性较差、监测密度不够详细等问题。本文通过研发具有高强度、高稳定性的阵列式传感器,并针对设备监测过程中发生的旋转误差问题研究多轴实时矫正算法,以实现实时、自动化、高精度监测。研究结论:(1)本文通过软硬件结构设计,将加速度传感芯片、磁力传感芯片和温度传感芯片等高度集成,研发了MEMS三维形变监测仪;(2)本文针对各芯片的输出数据进行解算,开发了各节段位移计算方法;(3)本文利用三轴加速度计和三轴磁力计研发了组合旋转角度计算方法,测试证明了在单节段0.5 m条件下,单节绝对精度优于0.1 mm,系统稳定性优于0.2 mm,航向角绝对精度优于0.5°,航向角稳定性优于0.1°;(4)本文研究可为自动化监测领域提供一种新型设备及自动化监测方法。

超长阵列式位移计在土石坝监测中的应用

阵列式位移计作为新型监测仪器,具有自动实时采集、3D测量、精度高、运输储存方便、安装灵活、易于实现远程监测等优点。笔者介绍了阵列式位移计的工作原理及其在新疆某土石坝监测中的应用案例,监测结果表明阵列式位移计在土石坝沉降变形监测中应用效果良好,具有广阔的应用前景。

多点阵列式手机通信屏蔽方法研究

基于信令重组转发模式的多点阵列式手机通信屏蔽方法旨在通过信令捕获、重组、转发和多点阵列控制等关键技术,实现对手机通信的有效屏蔽。基于此,概述多点阵列式手机通信屏蔽方法,分析系统架构与重组转发算法设计,探讨系统实现与平台选择的策略,以实现多点阵列式手机通信屏蔽。通过实验设计与结果分析,验证该方法的可行性和有效性。希望能够为手机通信屏蔽技术的发展提供有益的参考,为未来相关领域的深入研究奠定基础。

基于浮岛的可自清洁阵列式太阳能电路研究

旨在探索基于浮岛的可自清洁阵列式太阳能电路的设计和性能。传统的太阳能电池板常常受到灰尘、污垢和污染物的影响,降低其能量转换效率。为了解决这一问题,设计了一种基于浮岛的可自清洁系统,该系统通过水泵和漂浮架底部水资源来保持太阳能电池板的清洁状态。首先,介绍了基于浮岛的可自清洁阵列式太阳能电路研究概述,阐述了其目前的研究现状,其次,讨论了基于浮岛的可自清洁阵列式太阳能电路的应用原理及设计构建,最后,设计了一种基于浮岛的可自清洁阵列式太阳能发电板组,以期有助于阵列式太阳能电力系统的质量和效率提升。

阵列式位移计在公路运营期边坡监测中的应用

以华南地区某高速公路边坡监测为例,基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)加速度计的阵列式位移计SAA(Shape Accel Array,SAA)进行自动化监测,通过对运营期遭遇强降雨前后监测结果的分析,得出以下结论:①阵列式位移计SAA在监测数据采集和反馈方面具有很大的优越性,对于运营期公路边坡,在长期受不确定因素影响下,能够及时发现边坡变形异常,判定产生异常的原因,具有很强的适用性;②滑坡发生的概率与降雨量大小成正相关关系,而且具有一定的滞后性,除了对降雨当日边坡进行观测外,还需要持续观测一段时间为宜;③受坡面土体渗透性的影响,持续低强度和高强度降雨,均对边坡稳定性影响较大。

阵列式射频仿真系统幅相一致性校准设计研究

幅相一致性校准是解决阵列式射频仿真系统“三元组”各支路幅相不一致性的主要手段。分析了幅相不一致性对射频仿真系统目标位置精度的影响,介绍了幅相一致性校准方法。测试结果表明,所述校准方法满足射频仿真系统对幅相一致性的要求,具有较好的工程应用参考价值。

隧道瞬变电磁多点阵列式探测方法研究

针对传统的隧道瞬变电磁探测与解释仅主要依靠二维视电阻率断面图的不足,借鉴地面大回线中心装置瞬变电磁的观测方式,提出隧道瞬变电磁多点阵列式探测方法。研究瞬变电磁非中心点垂直分量频率域响应双重贝塞尔函数强振荡型积分的计算方法,以中心点频率域响应多项式为基函数,定义多项式形式的非中心点频率域响应表达式,通过最小二乘拟合的方法得到多项式系数。推导瞬变电磁非中心点时间域响应公式,在瞬变电磁场晚期近似条件下,给出非中心点垂直分量晚期视电阻率公式,实现隧道瞬变电磁探测时观测回线内非中心点垂直分量响应能够转换为视电阻率图像进行解释,为隧道瞬变电磁多点阵列式探测提供理论基础,提出利用隧道瞬变电磁阵列式探测响应数据进行三维视电阻率综合解释的方法。在理论研究的基础上,结合现场试验,开展隧道瞬变电磁多点阵列式实际探测研究,对隧道底板下方含水构造进行多点阵列式探测,对探测结果进行对比和解释,形成三维视电阻率图,分析得到含水构造的三维空间展布规律。

气吸滚筒阵列式棉花精密排种器设计与试验

针对气吸式棉花精密排种器输气管路结构复杂、能耗大以及排种单体只能实现单行播种等问题,采用阵列吸孔吸种、侧向气吹清种等方式,设计了一种气吸滚筒阵列式棉花精密排种器,确定了该排种器关键零部件的结构参数,建立了充种过程的力学模型。以棉花种子为播种对象,以滚筒转速、吸孔直径、气室负压为影响因子,以合格指数、漏播指数和重播指数为排种性能指标,进行二次旋转正交组合试验,建立各影响因子与排种性能指标之间的回归模型,分析了各因子对排种性能的影响规律。采用多目标优化方法,确定最佳参数组合:滚筒转速为15.5 r/min,吸孔直径为3.5 mm,气室负压为4.2 k Pa,此时排种器的合格指数为93.5%、漏播指数为2.0%、重播指数为4.5%。经试验验证,试验结果与优化结果基本一致,满足棉花精密播种的要求。在此基础上进行了排种适应性试验,试验对象为几何特性存在一定差异的新陆早48号、新陆早52号、新陆早60号3种棉花种子,结果表明:合格指数均大于92%,漏播指数均小于3%,重播指数均小于5%,说明该排种器对不同品种的棉花种子具有一定的排种适应性。