An Arc Tangent Function Demodulation Method of Fiber-Optic Fabry-Perot High-Temperature Pressure Sensor

A new demodulation algorithm of the fiber-optic Fabry-Perot cavity length based on the phase generated carrier （PGC） is proposed in this paper, which can be applied in the high-temperature pressure sensor. This new algorithm based on arc tangent function outputs two orthogonal signals by utilizing an optical system, which is designed based on the field-programmable gate array （FPGA） to overcome the range limit of the original PGC arc tangent function demodulation algorithm. The simulation and analysis are also carried on. According to the analysis of demodulation speed and precision, the simulation of different numbers of sampling points, and measurement results of the pressure sensor, the arc tangent function demodulation method has good demodulation results： 1 MHz processing speed of single data and less than 1% error showing practical feasibility in the fiber-optic Fabry-Perot cavity length demodulation of the Fabry-Perot high-temperature pressure sensor.

Logistic和Generalized-Arc-Tangent产量递减方程理论推导

为了揭示Logistic和Generalized-Arc-Tangent产量递减方程的渗流特征,选取特殊的油相相渗关系式,按照Arps产量递减方程理论,推导出了Logistic和Generalized-Arc-Tangent产量递减方程及其对应水相相渗关系式。研究结果表明,在注水保持地层压力的条件下,产量递减类型主要由油水两相渗流特征共同决定。推导出的油水两相相渗关系式均是以出口端含水饱和度为变量,符合行业相渗关系式标准,克服了以往产量递减方程理论推导时采用平均含水饱和度为变量的拟相渗关系式缺陷。通过吐哈丘陵油田、温五区块的应用,实际产量与经油水两相相渗关系式分别确定的产量基本一致。

一道定积分数学竞赛题的解法研究

第五届全国大学生数学竞赛初赛(非数学类)试题中有一道关于求定积分的计算题,基于定积分的性质,并使用一个反正切函数的恒等式,将该题进行推广和延伸,并归纳了两个结论,给出了所构造新题的简洁解法。

基于邻域粗糙集与多核支持向量机的变压器多级故障诊断

针对传统变压器故障诊断过程中故障征兆与故障类型间映射关系的不确定性及模糊性问题,根据粗糙集知识与多核学习理论,构建了一种变压器多级故障诊断模型。该方法基于溶解气体分析（DGA）诊断标准,以5种特征气体及16种气体比值作为初始特征量,并利用邻域粗糙集知识按属性重要度大小获取在所诊断故障类型上高重要度的最小故障特征信息集。在深入挖掘DGA所含故障信息的基础上,建立分级故障诊断模型,以二分类支持向量机作为分类器,利用最小故障特征信息集进行多级故障诊断。此外,采用反正切变换处理各输入特征,避免了油中溶解气体长尾分布而导致的误分情况;同时,各支持向量机皆采用多核学习,以解决单核支持向量机数据敏感性强,鲁棒性低的缺陷。实例分析表明：与传统特征量相比,新提出特征量下的各诊断层准确率均能较稳定的达到88%以上,且最小运行时长可达0.337 5 s,具备提高分类精度,减小运行时间与算法结构的明显优势。另外,与传统故障诊断方法相比,该多级诊断的模型不仅能更深层次挖掘故障特征信息,降低冗余特征信息的复杂性,并且可有效提高诊断平均准确率3%以上,具有更高的准确度与可靠性。

氧化镁混凝土自生体积变形的反正切曲线模型

本文以在国内外首次将MgO混凝土应用于主体工程的贵州东风水电站拱坝基础混凝土的室内自生体积变形成果为例,对MgO混凝土自生体积变形的规律进行了研究,提出了MgO混凝土自生体积变形的反正切曲线模型,用以表达MgO混凝土的膨胀变形特性和推算MgO混凝土的长期膨胀变形值。该模型表达简单,利用它推算MgO混凝土长龄期的膨胀变形量,既方便又可信。

实现定点DSP汇编层反正切函数的差分进化算法

基于差分进化算法,提出一种在定点DSP汇编层快速实现高精度反正切函数的方法,并对该方法在确定精度范围内的正确性和实时性进行了测试。与传统方法相比,差分进化算法求得的逼近多项式精度高、阶数小,设计出的反正切函数实时性远优于C库函数。同时差分进化算法还可以用于其它非线性数学函数在实时环境中的高效实现。

平纹机织物空间参数化模型及仿真

为真实反映平纹机织物的空间结构形态,探索织物三维仿真的新途径,从织物结构入手,在Peirce模型的基础上,用圆弧和切直线描述纱线的屈曲形态,用圆形描述纱线的截面形状,并基于坐标变换的原理,建立了以空间曲面描述平纹机织物纱线三维形态的数学模型。在此基础上,建立了纱线空间曲面捻转模型和纱线纤维化曲面模型。采用MatLab语言编程,对平纹机织物进行不同经纬纱线和密度、不同结构相下的三维仿真,使织物更具有真实感。此外,通过颜色插值、添加光源等方法处理可显著提高仿真效果。

基于PML边界的有限差分法及其在光波导泄漏损耗计算中的应用

利用结合完美匹配层 (PML)边界的有限差分法计算了光波导的泄漏损耗 通过采用非均匀格点差分格式和反正切坐标变换的方法 ,有效地减小了计算量并提高了计算精度 分析了PI(polyimide)掩埋型波导和SOI(silicon on insulator)脊型波导两种典型结构的泄漏损耗 ,给出了波导结构尺寸对泄漏损耗的影响 。

基于FPGA的雷达天线轴角编码器设计与实现

提出了一种采用CycloneⅡ系列FPGA芯片及德州仪器公司的高速模数转换芯片ADS7852的反正切算法轴角编码器设计方案,并给出了其软硬件结构及其具体实现;方案解决了基于FPGA的A/D转换峰值采样控制、反正切求角计算的不连续性、FPGA内部资源的优化等问题,使基于反正切算法的轴角编码器可以以纯硬件的形式存在,便于实现与其它电路集成;该电路已成功应用于某型火控雷达轴角数据的采集和转换系统中,测试结果表明,系统具有工作稳定、轴角转换速率快,便于与其他数字电路集成等特点。

聚合物驱开发指标预测方法研究

在聚合物驱开发指标预测过程中,目前采用的方法大多是“定液求含水”的方法,但是实际生产中产液量并不是恒定不变的。该文通过将广义翁氏预测模型及反正切函数预测模型应用到聚合物驱开发指标预测中,分别对产油量及含水率进行预测,然后预测产液量、产水量、累计产油量、累计产液量以及累计产水量等开发指标。该方法克服了“定液求含水”的局限性。应用本文提出的方法对大庆油田北一二排西部聚合物驱工业化区块进行了预测,结果表明,预测精度能够满足现场的需要,具有一定的应用价值。

一种开关磁阻电机非线性磁链与转矩建模方法

开关磁阻电机(SRM)由于磁化曲线高度饱和非线性的特点,造成传统的电机性能分析和建模方法很难运用到SRM中。根据SRM磁链曲线的特点,提出了一种带修正因子的反正切函数来建立SRM模型的方法。在获得SRM 5个特殊转子位置处的9个磁链数据点的基础上,利用傅立叶级数分解和反正切函数来拟合SRM的磁链特性,并推导出电感和电磁转矩模型。该模型函数表达式简单、系数修改方便、计算精度高,并且能够直观的反映SRM的磁链、电感和转矩变化情况。以一台550 W、6/4极SRM为例,进行了仿真与实验比较,结果表明该模型能够很好的反映SRM的实际工作状况,验证了所建模型的精确性和有效性。

基于CORDIC改进算法的反正切函数在FPGA中的实现

针对基于FPGA的分布式导航系统中涉及大量的三角函数运算,而传统的查找表或差值法计算,在精度、运算速度方面不能兼得,且占用资源多,文中提出了基于CORDIC算法的反正切函数计算的改进方法与流水线结构的实现方法,使用VHDL硬件描述语言进行编程实现,在Quartus II 9.0中对算法进行功能仿真,最后通过Altera公司的FPGA Cyclone II系列芯片进行了具体验证。验证结果表明,针对累加器中因截尾而产生的误差所作的算法改进,显著地提高了算法精度,而且运算速度快。

基于切比雪夫多项式的旋变轴角快速解调算法

双通道旋转变压器在定点汇编层实现轴角解调时,传统方法运算量大、占用存储空间多。文中根据粗(精)测角所对应的正余弦值大小及其符号,依据反正切函数的性质将求角的定义域从[,]转化到[0,1],设计了在[0,1]区间上基于切比雪夫多项式快速逼近arctan(x)的低阶分段多项式,用来解决其解调问题;提出了一种通过粗测角,在其附近寻找最佳粗精组合角值的轴角组合及纠错方法;最后在某型号导引头系统的内场试验中进行了测试。试验结果表明,应用本文方法比调用反正切函数法的计算时间减少了50%,比应用查表法的计算精度提高了103倍;该方法具有较好的解码速度和精度,能够用于某些既需要综合考虑功能、体积、重量等要求,又需要快速在定点汇编层实现反正切求角解调的导航系统。

基于反正切的网格混沌吸引子及其保密通信

提出了一种用处处光滑的反正切函数序列生成多维多涡卷网格混沌吸引子的方法,可以生成一维n涡卷、二维n×m网格多涡卷和三维n×m×l网格多涡卷混沌吸引子。平衡点分析、数值仿真、Lyapunov指数谱、分岔图和Poincaré映像都表明系统是混沌的。用简单的线性反馈控制实现了同结构网格多涡卷混沌系统之间的同步,可应用于保密通信。简单的理论分析和数值仿真证明了该方法的有效性。

基于趋近律方法的Delta算子滑模变结构控制系统

针对高速信号不确定滑模变结构控制系统的抖振问题,提出一种基于Delta算子离散化方法的不确定Delta算子系统的滑模变结构控制器。基于反正切函数给出了一种改进的Delta算子离散趋近律,将系统的不确定部分用其上、下确界代替,然后设计滑模变结构控制律。仿真结果表明了该方法的可行性和有效性,对内部参数摄动和外部干扰具有良好的完全鲁棒性。因此,基于该趋近律方法设计的滑模变结构控制系统既能在有限时间内快速趋近切换面,又最终稳定于平衡状态。

基于小波域反正切变换的红外图像增强算法

针对红外图像对比度低、噪声大的特点,利用由信息熵、信噪比和图像标准差构成的评价函数,提出一种平稳小波域的红外图像增强算法。以反正切变换为基础,设计在平稳小波域内增强红外图像对比度的非线性变换函数,并利用差分演化算法与评价函数,寻找最优的非线性变换参数。实验结果表明,与传统的小波域增强算法相比,该算法在有效增强红外图像对比度的同时,对噪声具有较强的鲁棒性。

基于FPGA的反正切函数的优化算法

主要描述了一种基于FPGA利用Verilog HDL实现的反正切函数计算的优化算法。反正切函数的计算在相位检测,偏振光检测等检测系统有重要的应用。讨论了泰勒展开式法和直接LUT查找表法缺点,提出一种新的优化LUT查找表算法。该算法能够被综合器综合实现,可以直接集成在FPGA应用系统、SOC系统或SOPC系统上,并且经软件仿真和硬件验证,达到了设计要求。

低压降高效换热器复合强化传热试验研究

大小孔折流板与圆弧波纹管都是近几年提出的降低换热器壳程压降和提高传热效果的结构元件。针对大小孔折流板和圆弧波纹管的特点,提出了将两者相结合的低压降高效换热器,并试验研究该换热器的流动和传热性能。结果表明,换热器具有较低的壳程压降和良好综合传热能力。与光管的普通弓形折流板换热器相比,相同流量下,大孔直径为26 mm的圆弧切线波纹管与大小孔折流板复合结构换热器的壳程板间压降可降低64%,虽然孔径较大时壳程膜传热系数有所下降,但总传热系数有明显提高。若以单位压降的传热系数来评判,圆弧切线波纹管与大小孔折流板复合结构换热器的强化传热性能要远高于普通弓形折流板换热器,最高值可达普通弓形折流板换热器的2.87倍。

采用反正切变换降低小波去噪对野值的敏感性

对存在野值和较强噪声的非平稳时间序列,为提高小波阈值去噪在低频信号分解中的准确性和稳健性,采用反正切变换将原始非平稳时间序列转换成新的更平稳的序列,以提高信噪比,并抑制野值的不利影响。通过解析分析,解释了反正切变换抑制野值的成因,并优化了其中的参数。采用已知信号的数值实验(仿真)证明,反正切变换能够提高对野值的抵抗能力,改善小波阈值去噪的效果。应用于风速时间序列的去噪表明,新方法能够有效抑制风速里的野值,获得更符合实际的风速信号。

平稳小波域红外图像增强的反正切变换法

针对红外图像噪声大、对比度低等特点,提出一种平稳小波域的红外图像增强方法。综合运用信息熵、信噪比和图像的标准差构造增强后图像的评价函数。结合红外图像的特点,利用反正切变换设计一种简单有效的非线性变换函数用于在平稳小波域内增强红外图像的对比度。该算法用差分演化算法结合构造的评价函数,寻找最优的非线性变换参数。实验结果表明,所提出的算法在有效增强红外图像对比度的同时又对噪声有较强的鲁棒性。所提出的算法综合性能优于两种传统的同类方法。