基于瞬变电磁法的煤层风氧化带探查

煤层风氧化带的发育对煤矿的生产组织和安全回采影响巨大,针对准格尔煤田东部隆起带煤层风氧化带圈定的技术难题,研究了瞬变电磁法探查煤层风氧化带的可行性。首先对研究区正常地层与煤层风氧化区的电阻率测井曲线进行了分析,总结了正常区与煤层风氧化区的电性差异,并以电阻率测井曲线构建了煤层风氧化区地电模型;然后采用MAXWELL软件对理论模型的瞬变电磁响应进行了数值模拟,发现在煤层风氧化区瞬变电磁反演电阻率断面表现为浅部低阻层变厚、低阻异常幅值减小的异常特征,可以以此来圈定煤层风氧化区的分布范围;最后在数值模拟的基础上,在串草圪旦煤矿开展了现场试验,结合钻探情况对试验数据从瞬变电磁反演电阻率断面和平面2个角度进行了分析,结果表明瞬变电磁法探测划分风氧化带是可行的。

基于数字图像的大田哈密瓜不同时期冠层相对叶绿素含量检测研究

为探究快速无损获取大田哈密瓜完整冠层相对叶绿素含量的可行性,首先,利用自制的图像采集小车搭载面阵相机,获取不同水肥处理下大田哈密瓜伸蔓期、开花期、膨果期的378张完整冠层图像;然后,对图像进行处理后,提取32种颜色特征和6种纹理特征,分析图像特征与冠层相对叶绿素含量的相关性;接着,对图像特征进行预处理后,选取相应的主成分作为模型输入,分别建立用于预测不同时期冠层相对叶绿素含量的多元线性回归(MLR)、支持向量机回归(SVR)、随机森林(RF)模型。对比建模效果发现,SVR模型的效果最好,在伸蔓期、开花期、膨果期,该模型预测值与实测值回归的决定系数分别为0.73、0.73、0.83,均方根误差分别为0.90、0.91、0.76。研究表明,利用数字图像技术能实现对大田哈密瓜不同时期冠层相对叶绿素含量的快速无损检测,可为大田哈密瓜田间管理提供技术参考。

基于熵权-TOPSIS的哈密瓜田间水肥耦合评价

为探究新疆大田哈密瓜科学水肥管理方式,以金华蜜25号为试验材料,设置2个灌水时长(低水、高水,分别记作W_(1)、W_(2))、3个追肥水平(低肥、中肥、高肥,分别记作N_(1)、N_(2)、N_(3)),研究不同水肥条件对哈密瓜生长表型(茎粗、株长、叶绿素含量)与果实品质(瓜质量、长径、短径、可溶性固形物含量、果肉硬度)的影响,分析生长表型与果实品质之间的相关性,并运用多指标综合评价模型确定最优水肥方案。研究表明,相较于增加施肥量,增加灌水量更能促进哈密瓜生长表型与果实品质的增长。各生长表型与果实品质的相关性存在差异,茎粗与株长分别对果实外观品质与风味品质的影响较大。利用熵权系数法对各品质指标赋权,其中果肉硬度(3.23%)权重最小,可溶性固形物(45.59%)权重较大,提供的信息最丰富。基于熵权-TOPSIS模型对哈密瓜田间水肥耦合评价可知,高水中肥(W_(2)N_(2))得分最高(0.271082),即灌水时长为128 h、总追肥量为280 kg/hm^(2)的水肥耦合方案最佳,该研究可为大田哈密瓜的田间水肥管理提供参考。

亚吉铁路与蒙内铁路沿线土地覆盖变化研究

为了研究非洲铁路建设对沿线土地覆盖的影响,以我国援非建设的亚吉铁路和蒙内铁路沿线10 km半径范围作为研究区,比较建成前(2010年)、建设时(2015年)和建成后(2020年)3个时期的土地动态变化情况.结果表明:1)2条铁路沿线的土地利用面积大小分别为亚吉铁路:植被>其他>耕地>建设用地>水体,蒙内铁路:植被>耕地>建设用地>其他>水体;2)亚吉铁路的土地变化越来越剧烈,而蒙内铁路的土地变化呈相反情况;3)建设用地的单一土地利用动态度对综合土地利用动态度的贡献度最高;4)2条铁路在建成后对于植被的影响要超过施工阶段;5)2条铁路沿线的综合土地动态度都与距离呈负相关,2条铁路建成后偏远地区与核心区的综合土地动态度差异显著缩小,区域土地利用强度趋近于均质化.

基于不同高度异常交叉约束反演的航空磁法探测遗煤火区

煤矿采空区遗煤自燃过程中产生化学作用合成了高磁性的铁磁性矿物,表现为高磁异常。针对采空区遗煤自燃区的分布,利用探测高度越高越能有效突出更大深度自燃区的特点,来揭示不同深度的自燃区特征。建立不同高度航空磁法立体探测技术,采用交叉约束,实现不同高度航磁数据联合反演,进而获取自燃区的三维分布结构;结合围岩物性资料,从而确定采空区遗煤自燃区的具体分布范围。该方法可以提升不同深度场源的分辨率,更加准确地揭示深部火区的分布,为采空区遗煤自燃区治理及煤矿安全提供重要保障。

基于滑模变结构的异步电机调速系统建模与控制

针对基于传统矢量控制的异步电机调速系统存在响应速度慢、鲁棒性弱等方面的不足,在推导三相异步电机简化模型的基础上,设计了一种将滑模变结构与矢量控制相结合的控制方法,用滑模变结构控制方法取代矢量控制中的转速调节器,基于指数趋近方法求得了系统控制器,利用李雅普洛夫判据证明了系统的渐进稳定性。进一步地,在Simulink环境下建立电机调速系统模型,通过对比传统PI矢量控制与结合滑模变结构的矢量控制方法的仿真结果,说明该方法应用于异步电机调速控制中具有响应速度快,鲁棒性强等优点。

基于傅里叶变换近红外光谱的籽棉含水率无损检测

为了实现对籽棉含水率的快速、无损检测,该研究采用傅里叶变换近红外光谱技术建立籽棉含水率定量检测模型。首先探究了籽棉样本密度对于光谱曲线的影响,该研究发现样本密度大小对光谱曲线影响显著,密度越小光谱信号越强,当样品密度不低于0.088 6 g/cm3时,光谱曲线变化趋于平稳。通过采集籽棉样本在3 900~11 000 cm-1波数范围的吸光度光谱数据,并应用了9种预处理方法对原始光谱数据进行处理。发现一阶导数结合消除趋势(first derivative-detrending,FD-DT)预处理方法在偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型建立时表现最佳。使用了竞争自适应重复加权法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)、信息增益法(information gain,IG)、连续投影法(successive projections algorithm,SPA)和相关系数(correlation coefficient,CC)等算法,来获取最佳的特征波长。构建PLSR和支持向量机(support vector machine,SVM)的籽棉水分含量预测模型,比较不同分析算法,确定了FD-DT-CARS-PLSR和FD-DT-CARS-SVM两种算法组合作为最佳预测模型,预测集决定系数(RP2)分别为0.933和0.931,预测集均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.480和0.500,剩余预测偏差(residual prediction deviation,RPD)分别为3.88和3.85。研究结果表明,利用近红外光谱技术可以无损和准确地检测籽棉样本的含水率。

基于激光超声方法的钢轨缺陷检测(英文)

针对钢轨探伤可靠性试验及缺陷信号采集处理要求,建立了一套基于激光超声技术的无损检测系统。该系统主要包括高能量脉冲激光器、电磁超声换能器、嵌入式信号采集处理系统以及带有人工缺陷裂缝的P60钢轨试件。在分析利用瑞利波探伤机理的基础上,重点研究了激励线圈阻抗匹配方法,介绍了嵌入式信号采集处理系统工作原理及其信号处理过程。最后利用搭建的激光超声检测系统,实现钢轨表面深度不少于0.5mm缺陷的定位,并给出了接收信号幅度与提离距离以及缺陷尺寸的关系。

三种菊科入侵植物的生长与化学防御的关系研究

"生活史理论"认为,植物可利用的资源总量是有限的,在植物的不同功能之间存在着此消彼长的权衡关系。入侵植物的生长和化学防御一般优于本地植物,那么其生长与化学防御之间是否存在权衡及其权衡关系怎样,目前尚不清楚。以广东省3种菊科入侵植物[三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata(L.)Hitchc.)、飞机草(Eupatorium odoratum)和薇甘菊(Mikania micrantha)]为研究对象,并分别以近缘或伴生的本地植物[蟛蜞菊(Wedelia chinenses)、华泽兰(Eupatorium chinense)和鸡矢藤(Paederia scandens)]为对照,研究入侵植物的生长特性(相对生长率和比叶面积)与化学防御物质(缩合单宁和总酚)含量,并基于这2种光合碳分配的主要形式,探讨入侵植物生长与化学防御之间的权衡关系。结果表明:3种入侵植物的相对生长率均高于本地对照种;薇甘菊的比叶面积大于对照种,而其他2种无明显优势。薇甘菊和三裂叶蟛蜞菊的缩合单宁显著高于对照种,飞机草的总酚含量高于对照种。我们的结果显示,入侵植物的生长和化学防御均优于本地植物,但它们的碳同化能力相近;因此,入侵植物特殊的内在资源分配与利用机制可能是其成功入侵的关键。

TWDM-PON中带有业务区分的混合资源调度算法

针对时分波分复用无源光网络长距离和广覆盖特性带来往返时延增大,造成高优先级业务时延性能严重恶化的问题,提出带有业务区分的混合资源调度算法.根据网络负载实时调整光网络单元组的波长数以实现资源共享,并动态划分子周期以对不同优先级业务进行区分服务;设计混合资源调度算法,以在线方式填充波长空隙,以离线方式保障资源高效调度.仿真结果表明,所提算法能够满足不同优先级业务的时延要求,保证服务质量,并提高信道利用率.

斜入射激光超声体波声场的实验研究

为研究微烧蚀状态下圆形光斑斜入射时激光超声声场的指向性，使用脉冲激光辐照半圆柱形铝质工件表面，并使用压电探头和电磁超声探头分别接收纵波和横波信号。根据速度参数确定了超声信号的类型，提取了信号的峰峰值，并绘制出声场指向性曲线。通过分析获得以下结论：激光斜入射角度在O～60°范围内变化时，纵波声场的声束轴线方向保持不变，且与工件内法线平行；另外，横波声场的峰-峰值仍然在±35°的方向上取最大值，但是横波指向图形的主瓣易受激光入射方向的影响，当倾斜角度大于等于45°时，横波主瓣的范围弯得较宽。

热消散法(TDP)在5种竹子蒸腾耗水测定中的适用性评价

为评价热消散法在竹子蒸腾耗水测定中的适用性,利用室内离体竹段注水变压法结合野外整株容器称重法对Granier公式进行了验证和系数校正,同时观察了5种竹子(毛竹Phyllostachys edulis、粉单竹Bambusa chungii、青皮竹B.textilis、茶秆竹Arundinaria amabilis、龙头竹B.vulgaris)的茎秆维管束结构。结果表明,茎秆维管束分布不均,维管束发育程度从竹壁外向内逐渐成熟,输水能力也逐渐增强。液流密度(Fd)和液流指数(K)呈幂函数关系,相关系数R2>0.83,说明热消散探针方法能较好地估算竹类的液流密度。用整株容器称重法对推导出的液流密度公式进行校正,校正后的液流密度公式与原始Granier公式中各系数均不同,尤其是α值。分别采用校正前后公式计算的竹子日蒸腾量差异显著,尤其是一天中液流高峰时段(午间)的差异最大。因此,只要对热消散探针方法准确验证、校正Granier原始公式系数,TDP技术是估计竹类植物水分利用的一种适宜方法。

斜入射激光支持燃烧波时纵波声场的指向性

利用理论推导及实验验证的方法研究了激光倾斜入射支持燃烧波时纵波声场的指向性。根据激光超声的产生机理,在喷溅物质垂直作用于工件表面的前提条件下,推导了椭圆形声源作用时远场质点的法向位移。获得了纵波声场的指向性函数,分析了影响纵波声场指向性的因素,并进行了实验验证。利用功率密度低于爆轰波点燃阈值的激光烧蚀工件,使用峰值频率为5 MHz压电探头接收纵波,进而获得纵波声场的指向性实验数据,结果表明,实验数据与理论数据能够较好地进行吻合。在光斑短轴长度恒定时,与激光垂直入射相比,各倾斜入射角度下纵波声场的声束轴线指向均保持不变,并且指向性图形随倾斜角度的增加而变得细窄,纵波声场的能量也更加集中。

分布式光纤传感数据采集系统设计

基于拉曼散射温度效应和光时域反射技术,设计了100 MHz高速数据采集系统SDLaser_DAQ600,实现对空间环境温度场测量。在数据采集系统中利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA),采用实时累加平均算法对原始光纤传感信号进行累加平均,支持10 km光纤实时采样,空间分辨率达到1 m。实验结果表明,65 536次数据累加平均可以得到平滑的斯托克斯和反斯托克斯曲线,使光纤传感信号的信噪比提高到90 d B以上,能够为分布式温度测量提供良好的数据支持。

华南地区常见树种导管特征与树干液流的关系

为探讨树木结构与功能的关系,对华南地区常见8种树木边材的导管特征进行观察,并利用Granier热扩散探针法测量干、湿季树干的液流密度,分析导管特征与树干液流的关系。结果表明,除红锥(Castanopsis hystrix)有两种导管外,大叶相思(Acacia auriculaeformis)、荷木(Schima superba)、火力楠(Michelia macclurei)、藜蒴(C.fissa)、马占相思(A.mangium)、柠檬桉(Eucalyptus citriodora)、尾巨桉(E.urophylla×E.grandis)的导管类型单一。导管特征在种间存在明显差异,且导管长度、密度和孔径之间存在明显相关性,它们与标准化的边材面积呈现显著相关。湿季液流最大值与导管特征无明显相关性,但整树最大蒸腾速率与导管特征呈显著相关;树木的日蒸腾量与导管特征也有明显相关性。因此,树木的液流速率并不受树干的导管影响;而树干的导管孔径与边材面积间的负相关权衡机制,可以降低树种间由于导管孔径差异引起的树干的水分输送速率的差异性。

基于博弈论综合法的城市供电系统安全评价

为了科学地评价城市供电系统安全,从运行方式、设备因素、外界因素、技术因素四方面综合考虑城市供电系统安全性,建立了一套城市供电系统安全评价指标体系,提出了一种基于博弈论的安全评价方法。通过改进层次分析法和熵权法对城市供电系统安全评价指标进行主客观赋权;运用基于博弈论的综合赋权法对主客观权重进行有机耦合,得到各指标的权重并排序;最后利用模糊综合评价法对整体城市供电系统安全性模型进行评价得到评价结果。将此方法运用在某市供电系统中进行安全评价,最终结果验证了此方法在城市供电系统安全评价中的良好适用性。

激光雷达在大气探测中的应用研究进展

激光雷达具有高方向性、相干性、单色性以及体积小等特点,在大气探测、气象监测领域得到了广泛的应用。本文综述了激光雷达在大气探测中的最新研究进展和应用现状,认为激光雷达技术在该领域目前存在的主要问题是易受环境变化的影响,该技术未来将向着高精度、高性能和智能化方向发展。

人工缺陷铝块试样的激光超声三维成像(英文)

给出了结合小波阈值方法的激光超声成像系统,其中激光束作为扫查器扫描铝块试样,而干涉仪作为接收装置。保存的超声信号需要经过小波阈值降噪处理,处理的数据按照扫描的顺序构成三维矩阵,这样可以沿着时间轴切片产生一帧帧图片,这些图片可以利用MATLAB程序叠加成三维空间。最后,这些人工缺陷可以被模型化和可视化。通过结合算法运用超声信号成功地构建了三维物体模型,其中包含了缺陷信息,指明了激光三维成像比传统的激光超声识别缺陷方法更加直观和有效。

改进组合赋权法的配电网隐患评估

针对配电网常见的安全隐患和传统组合赋权法中综合权重选取的组合系数依据不足的缺陷,提出统计偏差修正的层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)-反熵权法(anti-entropy weight method,AEWD)的组合赋权法综合评估模型。首先构建配电网隐患指标体系,分别使用层次分析法和反熵权法计算综合评估模型的主客观权重,然后根据统计偏差理论计算组合系数,进而计算出配电网隐患的风险值,最后以某地区配电网六个月的隐患记录进行实例分析。通过与传统组合赋权法对比证明了该模型合理有效且更具有泛用性。

压电-电磁复合振动俘能器的耦合负载特性及俘能性能

基于环境振动的俘能装置作为自供能微电源可以有效避免对外部电源的依赖。提出了一种新型的两端固支式低频压电-电磁复合振动俘能装置。理论推导了复合俘能系统的耦合动力学模型及俘能性能方程。利用搭建的实验平台分别研究了单一压电式、单一电磁式以及复合俘能装置不同激励加速度、频率以及两个支路不同外接负载下的耦合负载特性及俘能性能。实验结果表明:在基础振动加速度0.5g,压电、电磁支路外接最佳匹配阻抗50kΩ和30Ω的条件下,压电俘能支路,电磁俘能支路以及复合俘能装置最大谐振俘能输出功率分别为1.05,7.18及8.23mW。与单一形式的俘能装置相比,提出的复合俘能器提高了俘能效率,并具有一定的宽频俘能特性。