小波包能量谱和神经网络的开关柜局部放电自动检测方法

为可靠掌握开关柜的运行状态,精准检测其局部放电现象,提出小波包能量谱和神经网络的开关柜局部放电自动检测方法。该方法采用数字处理技术和模糊参数识别方法,去除信号中的混频信号,获取新的开关柜运行信号;利用小波包分解方法分解该信号,处理信号中噪声信号的同时,提取局部放电的能量谱特征,将该特征输入径向基神经网络中,完成开关柜局部放电的分类检测。测试结果表明,该方法可有效去除混频信号,并且降低信号噪声;处理后信号的失真率和畸变率极低,应用性能较好;可完成开关柜不同类别的局部放电信号检测。

基于超声-微纳米气泡辅助技术的可变光程水质多参数检测方法研究

针对目前国家标准分析检测水质多参数方法存在的科学与技术问题,提出了一种基于超声-微纳米气泡(US-MNB)辅助技术、连续光谱法和顺序注射分析法(SIA)的可变光程水质多参数检测新方法。设计水质多参数检测系统,通过检测总磷(TP)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH_(3)-N)和六价铬(Cr^(6+))四种水质参数,验证了新方法的可行性。系统设计的核心是基于超声与微纳米气泡相结合的消解室以及具有可变光程功能的光谱扫描检测室,可达到快速消解和稳定检测的目的。同时系统基于国家水质检测标准,优化了水质多参数联合检测流程,并利用分光光度法和顺序注射分析技术对四种水质参数的含量进行连续光谱检测。首先,在常温常压下采用US-MNB辅助技术结合强氧化剂对TP进行消解,同时对检测室中NH_(3)-N参数显色反应后的化合物直接进行光谱扫描测定,消解后,再进行TP的测定。同理,消解COD的同时,对检测室中的Cr^(6+)参数显色反应后的化合物直接进行光谱扫描测定,消解后,再进行COD的测定。整个检测过程所用时间大幅降低,可在短时间内自动完成水质多参数的测定,显著地提高了检测的效率。以上述四种水质参数为测定对象,利用最小二乘法构建回归模型,拟合回归方程并计算相关系数,并绘制各参数的浓度-吸光度标准工作曲线。结果表明:TP标准工作曲线拟合系数≥0.9845,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.05%~3.62%,加标回收率为97.8%~103.6%;COD标准工作曲线拟合系数≥0.9987,且浓度与吸光度成负相关,重复性(RSD)为2.12%~2.74%,加标回收率为98.7%~104.7%;NH_(3)-N标准工作曲线拟合系数≥0.9953,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.41%~3.59%,加标回收率为99.2%~102.4%;Cr^(6+)标准工作曲线拟合系数≥0.9938,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.51%~3.92%,加标回收率为98.9%~109.3%。系统可准确测定水样中TP、COD、NH_(3)-N和Cr^(6+)的含量,且具有良好的稳定性与可靠性。基于超声-微纳米气泡辅助技术的可变光程水质多参数检测方法研究,对于拓宽光谱法在水质多参数快速检测领域的应用以及提升检测效率等方面的研究具有重要作用。

飞机结构螺栓连接细节疲劳断裂失效机制与寿命分析

针对随机块谱作用下飞机典型螺栓连接接头的疲劳失效,利用显微观测技术分析宏观和微观断口形貌特征,揭示螺栓连接结构细节的失效模式和微观失效机制。结合连接结构细节的疲劳载荷谱和微观疲劳条带特征,基于Paris公式定量反推接头的疲劳裂纹扩展和萌生寿命,建立载荷循环数、飞行小时数与疲劳裂纹长度之间的演化规律。研究表明,螺栓接头的疲劳裂纹萌生于螺栓孔下部表面应力集中处,呈多源模式,断面包括裂纹源区、扩展区和瞬断区等典型疲劳特征;寿命反推表明,两段函数式能够合理表征全寿命周期内疲劳裂纹扩展长度与载荷循环次数和飞行时间之间的演化规律;疲劳裂纹扩展和萌生寿命分别为3147.7 h、615.4 h,连接接头的设计方案与工艺尚需改进以满足安全寿命设计要求。

基于sEMG-JASA的脊柱手术器械操作肌肉疲劳度测评

基于时频联合分析法(JASA),开展基于表面肌电信号的脊柱手术器械上肢操作肌肉疲劳评估研究,完成脊柱手术器械优化前后操作舒适性的对比测评。共招募17名受试者分别采集其肱桡肌和肱二头肌的表面肌电信号,选取5种优化前后的手术器械进行数据对比,基于RMS和MF特征值计算相同任务下各组器械的操作疲劳时间占比。结果表明完成相同操作任务时,优化前手术器械的操作疲劳时间显著高于优化后器械(P<0.05);操作同一器械,肱桡肌和肱二头肌疲劳状态无显著性差异(P>0.05),这为手术器械的人因学设计及疲劳损伤防护等提供客观数据及参考。

基于模型-数据联合驱动的电网扰动定位方法

快速准确的电力系统扰动定位是实施及时有效的控制措施的重要前提。广域同步相量量测为快速准确的扰动定位提供了数据基础,同时刻画扰动传播的连续体动力学模型为扰动定位提供模型支撑。结合同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)量测数据和扰动传播模型,该文提出一种基于模型–数据联合驱动的电网扰动定位方法。首先通过对PMU量测数据进行奇异谱分析和计算累计平方和指标来实现扰动检测。进而在部分PMU确定的子拓扑内,分别通过量测数据和传播模型提取二维时空特征。最后根据扰动传播过程中时空特征之间的相关性,提出基于度量学习的双通道三元孪生网络的扰动定位方法,仅利用部分PMU量测信息即可快速定位扰动位置,为后续抑制扰动的主动控制策略的投切奠定基础。基于IEEE 10机39节点系统,验证所提方法的有效性和鲁棒性。

无源雷达杂波抑制与相干检测的联合优化处理

杂波抑制和相干检测是外辐射源雷达信号处理的两个关键环节,针对扩展相消批处理杂波对消算法和基于分段的多普勒谱分析的运动目标相干检测方法存在重复分块和冗余计算的问题,提出了扩展相消批处理算法与基于分段的多普勒谱分析方法的联合优化算法,推导了它们的数学原理,给出了分段数及滤波器阶数的设置方法。仿真结果表明,该方法在取得较好杂波抑制效果的同时,降低了系统整体的运算量。

110kV电缆中间接头及本体典型缺陷局部放电特征分析

针对110 kV XLPE电缆中间接头及本体制作了6种人工典型缺陷,并利用高频电流互感器耦合局部放电信号。对各类缺陷放电脉冲进行时域、频域特征分析,研究同一缺陷相同电压下不同放电时刻单脉冲波形和频谱规律,并对不同受损程度的电缆本体缺陷局部放电参数的变化进行分析。结果表明:当本体电缆波纹铝破损但未伤及主绝缘时,局部放电无法发现该类缺陷;当主绝缘破损时,在较低电压下便可检测到局部放电,但耐压试验依然可以通过,且随着主绝缘破损深度的增加,局部放电起始电压呈线性递减。

剪切前后节理表面形貌纹理特征变化

对6组天然岩石节理试件在法向应力为3 MPa时进行剪切试验,利用高精度三维表面形貌测试仪Talysurf CLI 2000对剪切前后节理试件表面进行扫描。运用自相关长度、纹理纵横比及纹理方向角这3个纹理特征参数对剪切试验前后岩石节理表面形貌特征的变化进行分析。研究结果表明:在剪切过程中,不同节理试件表现出不同的剪切破坏方式,节理表面形貌变化不同;在剪切后,自相关长度发生增大、减小和不变3种变化,纹理纵横比也发生增大和减小,表明节理表面形貌发生了不同程度的变化;纹理方向角发生改变,表明节理表面形貌起伏方向和纹理延伸方向发生了变化。

染色体碱基序列的联合多重分形分析

多重分形谱可以用于分析一条染色体碱基序列的概率分布情况,联合多重分形谱可以区分两条染色体碱基序列的概率分布之间的差异。该文将联合多重分形谱应用于实际染色体中碱基序列和随机产生碱基序列的比较分析中。实验结果表明:同一物种的不同染色体上的碱基序列可视为来自同一信源的输出;而不同物种的染色体碱基序列是由不同信源产生;且染色体碱基序列不同于随机产生的碱基序列。该方法还可以应用于其他信号的分析和模型评估中。

应力波在层状节理岩体中的透反射与衰减规律

为了研究应力波在穿越层状节理岩体发生透射和反射作用后能量的衰减规律,基于Froude相似比例法制作了层状节理岩体模型,并对模型进行瞬时冲击实验研究。通过对不同位置的加速度时程信号的分析,得出应力波因在节理结构面之间的透反射波的叠加作用形成增强信号,使得穿过节理后的时程信号峰值均未在刚起跳时达到最大,而是起跳后的一段时间先后出现峰值。通过离散快速傅里叶变换对时域信号进行频谱特性分析,得出规律:节理对应力波的阻隔作用使节理前后信号的主频和频率内最大振幅均呈非线性降低趋势,信号的高频部分迅速衰减、能量逐渐被吸收。

海底地震有限断层破裂模型对近场海啸数值预报的影响

快速准确的海啸源模型是近场海啸精确预警的关键.尽管目前还没有办法直接对其进行正演定量计算,但是可以通过多源地震、海啸观测数据进行反演或联合反演推算.不同的海啸源可能导致不同的预警结论,了解不同类型海啸源适用性、评估海啸源特征差异对近场海啸的影响,无论对于海啸预警还是海啸模拟研究尤为重要.本文评估分析了6种不同同震断层模型对2011年3月11日日本东北地震海啸近场数值预报的影响,重点对比分析了有限断层模型与均一滑动场模型对近场海啸产生、传播、淹没特征的影响及各自的误差.研究表明:近场海啸波能量分布主要取决于海啸源分布特征,特别是走向角的差异对海啸能量分布影响较大;有限断层模型对海啸灾害最为严重的39°N以南沿岸地区的最大海啸爬坡高度明显优于均一滑动场模型结果;综合对比DART浮标、GPS浮标及近岸潮位站共32个站次的海啸波幅序列结果发现有限断层模型整体平均绝对/相对误差比均一滑动场模型平均误差要低,其中Fujii海啸源的平均绝对/相对误差最小,分别是0.56m和26.71%.UCSB海啸源的平均绝对/相对误差次之.3个均一滑动场模型中USGSCMT海啸源模拟精度最高.相对于深海、浅海观测站,有限断层模型比均一滑动场模型对近岸观测站计算精度更高.海啸源误差具有显著的方向性,可能与反演所采用的波形数据的代表性有关;谱分析结果表明Fujii海啸源对在12至60min主频波谱的模拟要优于UCSB海啸源.海啸源中很难真实反映海底地震破裂过程,然而通过联合反演海啸波形数据推算海啸源的方法可以快速确定海啸源,并且最大限度的降低地震破裂过程与海啸产生的不确定性带来的误差.

轴承故障分析与数据存储系统设计

为了提高轴承故障检测的精度和普适性,设计了一种基于Lab VIEW的滚动轴承故障在线分析系统。采用熵值法构造峭度、均方根的联合评价指标,对滤波信号作初步诊断;调取MATLAB程序,对携带故障信息的信号进行包络谱分析,确定故障发生的具体时间、具体部位;将原始振动信号及分析数据定时分类存储在数据库和TDMS文件中,节约了存储空间,且方便历史数据的调取验证。系统应用案例证实了此设计有较高的环境适应能力和鲁棒性,整体设计具有一定的应用价值。

时频分析技术在地震信号初至估计中的应用

时频分析旨在构造一种时间和频率的联合密度函数,继而揭示信号所含频率分量及其演化特性,是传统Fourier分析的新进展、乃至于革命。本文通过对地震信号噪声特性的分析,研究了基于联合时频谱图三重相关的地震信号初至的估计方法,并给出了实验结果和结论。

非平稳随机信号的时频分析方法研究

Hilbert-Huang变换(HHT),利用时间序列上下包络的平均值确定"瞬时平衡位置",进而提取固有模态函数。通过实际测试比较STFT、WVD、DGS、HHT等方法。采用HHT算法实现时频信号模态的分解和提取,从DGS时频能量分布图形上可看到对交叉项的抑制,该优点WVD方法不具备。而采用DGS不用像STFT那样受窗函数选择的矛盾困扰,对信号的时频分辨高于STFT。

基于相空间重构改进算法的混沌奇异谱分析及应用

针对混沌奇异谱分析嵌入维数和延迟时间不确定性问题,提出相空间重构的改进算法。利用补充准则E_(2)(m)进行联合判断,同时对Cao算法进行了改进,给出了一种改进的嵌入维数的稳定性准则。嵌入维数利用改进的Cao算法,能够快速准确地确定嵌入维数m的值,具有准确性和高效性;用基于符号分析的极大联合熵求取延迟时间的方法,减少计算量和误差。通过数值验证对比实验验证了该方法的优越性。将该方法在滚动轴承早期故障识别中应用,结果表明:混沌奇异谱可以清楚看出不同故障信号的图形分布,实现对机械故障信号的特征提取。为机械故障早期诊断提供一种新的有效途径。

随机振动下镍钛形状记忆合金管接头的疲劳寿命分析

针对管路系统中Ni-Ti合金管接头随机振动问题进行了随机振动疲劳寿命分析.以某飞机典型液压管路中的Ni-Ti合金管接头为研究对象,采用基于高斯分布和Mine线性累计损伤定律的Steinberg法,得到了疲劳损伤的计算公式.基于描述Ni-Ti形状记忆合金超弹性和记忆效应的本构模型,建立了管接头有限元模型,进行模态分析和随机振动响应分析,并利用疲劳损伤的计算公式预测结构的疲劳寿命.结果表明:Ni-Ti形状记忆合金管接头在80000 h的飞行寿命内是安全可靠的,为管接头的设计和优化提供了理论参考.

Gabor展开与变换研究综述

Gabor展开与变换是非平稳信号重要的时频分析工具之一,由其变换系数得到的Gabor时频谱揭示了信号中所包含的频率分量及其演化特性.综述了Gabor展开与变换的基本理论、研究进展与现状,简介了其在一些领域中的应用,并展望了未来的进一步研究.

基于STFT的无线电频谱信号的多域分析

将短时傅里叶变换的分析方法应用于无线电频谱监测系统中,与传统的分析方法比较,突出时频分析的多维分析特性,能够很好的分析出信号频率随时间变化的情况,提高频谱监测效率。

摩擦焊接头残余应力及组织对超声频谱的影响

用频率为 1 5MHz的超声水浸透射法对 45钢摩擦焊接头进行了检测试验。通过对消除应力退火前后的超声信号进行谐波分析 。

轧制对AZ31/AZ91焊接接头组织及扩散的影响

为了理解异种镁合金焊接接头显微组织的变化规律,采用TIG焊接方法制备了AZ31/AZ91焊接接头,研究了轧制变形及热处理对AZ31/AZ91焊接接头显微组织及扩散系数的影响.结果表明,随着轧制变形量的增加,AZ31/AZ91熔合区的晶粒细化程度增大,但在随后的420℃×8 h固溶处理过程中,由于再结晶充分,因此晶粒逐渐变大.在420℃×2 h固溶处理过程中,Al的扩散系数随轧制变形量的增加而增大;在420℃×8 h固溶处理条件下,Al的扩散系数随轧制变形量的增加而减小.相同轧制变形量下,Al的扩散系数随着保温时间的增加而减小.