Energy Spectrum for a Short-Range 1/r Singular Potential with a Non-Orbital Barrier Using the Asymptotic Iteration Method

Using the asymptotic iteration method, we obtain the S-wave solution for a short-range three-parameter central potential with 1/r singularity and with a non-orbital barrier. To the best of our knowledge, this is the first attempt at calculating the energy spectrum for this potential, which was introduced by H. Bahlouli and A. D. Alhaidari and for which they obtained the “potential parameter spectrum”. Our results are also independently verified using a direct method of diagonalizing the Hamiltonian matrix in the J-matrix basis.

测距仪信号功率谱及邻道泄露功率

为了解决宽带航空数据链频率资源匮乏的问题,L频段数字航空通信系统(L-DACS,L-band digital aeronautical communications system)将以内嵌的方式部署在航空无线电导航L频段测距仪(DME,distance measure equipment)波道间,因此,不可避免产生测距仪信号干扰L-DACS系统接收机的问题。为了定量描述DME/N(distance measure equipment/normal)与DME/P(distance measure equipment/precision)信号带外泄露对LDACS系统接收机的影响,首先建立了DME/N与DME/P信号数学模型,然后理论推导出DME/N与DME/P信号的功率谱密度表达式,以此为基础研究了DME/N与DME/P信号带外泄露对邻道部署的L-DACS系统接收机的影响,最后通过计算机仿真验证了理论分析结果的正确性。研究表明:DME信号带外泄露对L-DACS系统的影响主要表现在第一邻道,DME/P信号在第一邻道内泄露功率比DME/N信号泄露功率高约10 dB。

基于VisuShrink小波阈值变换的甲烷检测降噪技术

在利用可调谐半导体激光吸收光谱技术探测甲烷气体泄漏时,复杂的环境光干扰会降低浓度检测信号的信噪比使波形失真。为了抑制噪声,增强电信号与浓度值的线性相关度,提出一种以VisuShrink方法改善小波阈值函数的小波阈值去噪算法。该算法针对小波阈值去噪算法的软硬度不能平衡信号,存在失真的问题,利用统计方法对阈值进行计算,弱化间断点阈值跳变影响。通过仿真计算对比未加噪声前的信号与滤波后的信号,提出算法的信噪比为28.405 30,优于四阶巴特沃斯滤波器。VisuShrink方法在SNR和NCC参数上性能远优于巴特沃斯滤波器,与软阈值函数相近,在MSE均方误差分析上远小于软阈值精度,与巴特沃斯相近,具有较好的平滑特性。实际搭建检测平台对多个浓度样本采样进行多次采样,采用VisuShrink方法设计的滤波器将系统误差精度从4.14%提升至2.472%,算法可有效用于甲烷检测系统提高光谱数据的平滑性和准确性。

基于经验模态分解和随机森林的阀门泄漏模式识别方法

作为核电站的一类关键设备,阀门泄漏会给系统安全、稳定运行造成影响。利用声发射技术识别阀门泄漏,区分出内、外两种不同泄漏模式有助于后续针对性维修,对维修经济性提升具有重要意义。针对上述问题,本文提出了一种基于经验模态分解(EMD)和随机森林的阀门泄漏模式识别方法。首先,对泄漏声发射信号进行EMD处理以获得处于不同频段的分量信号;其次,对各分量信号进行傅里叶变换获取其频谱,并从频谱中提取谱能量比作为特征;最后,基于随机森林算法建立智能识别模型以实现内漏和外漏的自动识别。利用试验数据对方法进行了验证,结果表明,该方法提取的谱能量比特征能够量化内漏、外漏两种模式下声发射信号频谱差异,建立的基于随机森林的模型能够有效实现两种泄漏模式的识别。

用频装备电磁频谱参数泄露风险评估方法

针对通信、雷达等用频装备日益突出的电磁频谱使用安全,以及电磁频谱参数泄露风险量化评估难等问题,本文采用数值、解析等方法对敌我用频装备发射特征、接收敏感特征及天线辐射特性等进行电磁特征参数建模;结合电磁频谱参数泄露完整的通信链路结构,从用频装备效能与电波环境影响角度进行分析,运用网格剖分思想,量化分析用频装备电磁频谱参数泄露概率,提出一种电磁频谱参数泄露概率计算方法,并通过仿真验证了该计算方法。计算得到地面固定雷达L1和1000跳发射电台M1分别在300~450 km和350~450 km范围内的泄露概率值,实现了电磁频谱参数泄露风险量化评估,解决了电磁频谱参数泄露风险量化评估难问题。

基于改进MFO优化空间谱的埋地管道泄漏定位

现有管道泄漏声波定位法仅能提供泄漏所在区域。为实现区域内地下泄漏源的精确定位,基于地面均匀圆形阵列(uniform circular array, UCA),提出选择性反向学习飞蛾火焰优化(selective ppposition based moth-flame optimization, SOMFO)结合双波谱的埋地管道泄漏定位方法。针对土壤P1波和S波共存且波速不明确等问题,构造地面UCA的双波谱函数,以其最大输出为优化目标,使用SOMFO寻优双波速度及泄漏源三维坐标共5个参数,并设计了多孔泄漏定位策略。搭建了埋地管道泄漏试验装置,通过互谱解卷绕相位的直线特性验证了P1波和S波的存在。试验结果表明,基于SOMFO优化双波谱的定位方法可准确估计波速及三维坐标,定位误差最大为0.066 m。此外,研究了多孔泄漏及寻优算法对定位精度的影响。与现有两种精确定位方法相比,新方法对单孔泄漏的定位精度分别提升9.68%和24.32%,多孔泄漏分别提升49.17%和61.15%。

相干激光测风雷达信号提取研究

激光测风雷达信号提取方法直接影响雷达的精度和测程,为了提高激光测风雷达的精度和测程,设计了一种基于高斯拟合的信号重心提取方法,先对傅里叶变换获得的频率谱进行高斯拟合,然后对拟合之后的频率谱进行信号中心频率计算。使用信号源输出的固定频率正弦信号进行测试,基于高斯拟合的重心法的平均测量误差为0.43 MHz,最大值法的平均测量误差为1.54 MHz,重心法的平均误差为1.18 MHz。使用激光测风雷达实测回波信号进行测试,基于高斯拟合的重心法测程为2850米,重心法测程为2550米,结果表明基于高斯拟合的重心法能够提高激光测风雷达精度,并提高激光测风雷达测程12.5%。

基于混合卷积窗六谱线插值的多普勒信号处理

激光多普勒测速系统信号处理的过程中,通常采用快速傅里叶变换提取多普勒频移进而计算出被测物体运动速度,由于频谱泄露和栏栅效应的影响,会导致测量精度降低。本文提出了一种四项Nuttall窗和五项Rife-Vincent窗的混合卷积窗函数结合改进的六谱线插值算法来降低频谱泄露和栏栅效应所带来的影响,从而提高激光多普勒信号处理精度。搭建了双光束后向散射差动式激光多普勒测速平台,通过仿真和实测得出在加入了R_(SN)=-10 dB的高斯白噪声的情况下使用该混合卷积窗所测量的最小相对误差为0.0027%,而分别使用两个单一的窗函数测量的最小相对误差分别为0.0103%和0.0461%。从而验证了本方法的有效性。

基于功率谱密度的地下水管道漏水点智能检测

为及时发现管道漏水问题,提高检测准确率,提出一种基于水声信号的地下水管道多漏水点检测方法。在地下水管道安装两个电压式加速度传感器,采集漏水信号,根据冲激响应函数、差分方程分析FIR滤波装置去噪原理,结合等波纹逼近、雷米兹算法设计其内部运算,完成漏水信号的去噪处理;使用功率谱密度描述信号频带分布情况,判断水管道是否漏水,若漏水,根据信号时延差及其在管道中的传播速度,确定漏水点位置。仿真结果表明,所提方法去噪效果好,能有效检测出水管道漏水点位置,且检测精度高,用时短,可广泛使用。

10 kV智能变电站避雷器持续运行状态检测方法研究

针对避雷器运行状态检测设备精度限制、环境干扰等原因导致的检测不及时、检测效果不佳等问题,设计10kV智能变电站避雷器持续运行状态检测方法。结合奇异谱分析和滑动窗口方法,对10kV智能变电站避雷器泄漏电流作去噪处理。通过傅里叶级数分解去噪后的避雷器泄漏电流和运行电压,得到避雷器的泄漏电流分量。结合泄漏电流分量建立避雷器运行状态检测装置,实现运行状态检测。试验结果表明,所提方法对避雷器运行电流的去噪能力较好;在运行50min后,避雷器的运行电流稳定在26mA;在运行29min后,避雷器的运行电压稳定在60V;电流、电压的检测值与实测值误差较小。该方法的应用可以实现对变电站智能化、自动化的检测和管理,提高变电站运行安全性和稳定性。

基于分布式光纤声波传感技术的管道泄漏探测应用

文章介绍了分布式光纤声波传感(distributed fiber optic acoustic sensing,DAS)技术的工作原理及其在管道泄漏检测中的应用。DAS系统通过光纤中背向瑞利散射光的变化来检测光纤上沿途感知到的声波信息,再结合光时域反射技术获取外部扰动事件所处的位置,从而通过检测和分析背向散射的光信号,提取外界扰动对应的位置和相位。文章搭建了一套试验系统,通过试验检测了DAS运用于管道泄漏探测的可靠性。试验表明,DAS技术可以检测并识别不同位置和类型的泄漏事件。为了进一步提高泄漏检测效果,文章设计了一种分析方法,通过数据预处理、特征提取、事件检测和泄漏识别与分类,实现了对泄漏事件的精准识别和定位,并提高了其在泄漏检测中的灵敏度和实时性。该方法结合DAS的技术特点,可以在长距离和大范围内提供高效、可靠的泄漏监测。

一种减小光纤传感系统频谱噪声的信号处理方法研究

针对基于短时傅里叶变换的布里渊光时域反射仪(STFT-BOTDR)系统噪声频谱泄漏导致的布里渊频移误差问题,提出利用布莱克曼窗函数解决频谱噪声的信号处理方法。首先搭建STFT-BOTDR系统,采集到包含系统变频模块产生低频噪声的布里渊信号,然后分别利用海明窗函数和布莱克曼窗函数解调的布里渊增益谱和布里渊频移分布。实验结果显示:利用布莱克曼窗函数比利用海明窗函数更能有效解决STFT-BOTDR系统中由于低频噪声发生频谱泄漏产生的谐波使布里渊增益谱失真的现象,减少布里渊频移的测量误差。实验表明利用窗函数解决系统频谱噪声的方法,在1.8 km的待测光纤上利用布莱克曼窗函数解调的布里渊频移分布测量精度达到1.4691 MHz,系统性能得到了提升,有利于加速低成本、中精度STFT-BOTDR系统的工程应用进程。

多通道可配置型电能质量监测终端的设计

结合对智能变电站、传统变电站以及特殊场景下(如500 kV变电站3/2断路器接线方式)的电能质量监测的调研和研究,提出了一种适用于多种场景的多通道可配置型电能质量监测终端的设计方案。详细叙述了多通道可配置型电能质量监测终端的系统总体架构、软硬件架构设计方案和接口设计方案、主要功能模块实现,以及数字模拟采样高度兼容适应、多通道信号矢量叠加等关键技术。对电能质量监测关键指标的准确度测试与验证表明其准确度达到了GB/T 19862《电能质量监测设备通用要求》的A级设备要求。采用板卡式、模块化设计思路,软件驱动层、系统层、业务层解耦,应用App化,具备灵活可扩展的优点,对类似终端设备的设计具有一定指导意义。

密封结构泄漏超声频谱特性分析影响研究

随着空间环境碎片日趋增多,航天器因碎片碰撞而发生泄漏的概率明显增大,这必然会影响航天器在轨运行寿命,亟需进行在轨泄漏超声频谱特性分析影响研究。因此,本文重点研究了探测距离、感知范围、检测方向、移动检测以及多层包覆层对不同尺寸漏孔泄漏超声频谱特性的影响规律。结果表明:空气传播的泄漏超声检漏方法可检测Ф0.3mm的泄漏孔,探测距离达500mm,检测方向角在±30°内,特征频率在37~43kHz之间存在主峰,移动巡检定位精度可达±20mm以内;多层包覆层会对探测产生复杂影响,包覆层面积越大,检测灵敏度和强度越低。所研究成果具有一定普适性,可以为后续实施在轨堵漏措施提供技术支持。

基于复合型倒谱理论的石化管道微泄漏点特征识别及实验研究

随着能源需求的增多,能源运输里程数越来越长。在能源运输领域,石化管道是主要的运输方式,其安全问题至关重要。石化管道的微小泄漏伴随流体内压的增加,会随时发生火灾等安全事故,影响整段管道和站场的安全生产。因此,管道安全性检测是必要可少的。在油气运输过程中,由于外负载增加、冲蚀等因素造成管道局部应力集中,管壁减薄,表面出现泄漏点,降低了管道安全性能。通过采用声检测装置建立管道微泄漏点安全检测,测试实验中采集多组泄漏数据,分别为Φ0 mm、Φ1 mm、Φ1.5 mm泄漏点等声信号。利用Matlab平台搭建处理声信号的数学模型,分析了声信号的时频域特征。在频域中,声信号出现了回声干扰、电磁干扰等问题。接着,采用倒谱方法分析了声信号频域特征,信号存在频域混叠问题,不同泄漏点的特征无法区分。最后,提出对数谱模型改进倒谱方法处理声信号。由于不同泄漏点具有不同分贝值和频率值等特征。借助分贝值和频率值特征有效地区分频谱混叠的声信号,并避免了频域分析中出现的电磁干扰和回声干扰问题。分析3组数据发现:管道泄漏的孔径与声检测信号的分贝值和频率值有较大影响。随着泄漏孔径的增加,管道检测声信号的分贝值越大,频率也越来越大。此外,管道在未泄漏状态下,由于检测装置内部的电磁干扰也会影响管道声检测信号。进而,以不同分贝值和频率值表征管道不同泄漏孔径,其分贝值分别为N_(dB0)=0.17dB,N_(dB1)=0.052 dB,N_(dB2)=0.24 dB;频率值分别为:f_(0)=603 Hz,f_(1)=1879 Hz,f_(2)=4049 Hz。总之,该方法在管道微泄漏领域具有重要的理论意义与应用价值。

基于强度调制的偏振光谱测量技术

针对现阶段强度调制偏振光谱测量技术在光程差域内不同通道间存在频谱信息串扰的不足,采用加窗插值傅里叶变换法,研究了不同切趾函数对强度调制偏振光谱测量技术的影响。首先,进行强度调制偏振光谱测量技术理论分析,完成强度调制模块的设计;其次,根据强度调制模块的设计指标,模拟入射光的光强信息及采用不同切趾函数的信息解调复原过程;最终,对强度调制偏振光谱测量系统进行仿真,根据仿真模型结合高分辨率光谱仪、平行光管等器件完成偏振光谱测量装置的搭建,进行偏振光谱测量实验。研究结果表明,偏振光谱测量系统设计指标选择合适的切趾函数可以减少光强信息截断过程中造成的频谱能量泄露,使光程差域内不同通道之间的串扰信息减少、偏振光谱复原精度提高,不同切趾函数切趾处理后线偏振光的偏振度最小误差由0.0768减小到0.0014,偏振度接近1。

基于CEEMD-PSD算法的变电站控制电缆故障定位方法

频域反射法(frequency domain reflection,FDR)是电力电缆故障定位的有效办法,但尚未应用于控制电缆,且现有FDR法存在频域泄露严重、灵敏度低等问题,导致故障定位误差较大。该文提出了采用补充集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)与功率谱密度(power spectral density,PSD)联合算法,实现了变电站控制电缆精准定位。首先通过CEEMD对首端反射系数谱实部进行分解,然后对模态分量进行加努塔尔-布莱克曼混合卷积窗(nutall-blackman window)处理;最后对加窗后的模态分量进行PSD分析,获得故障电缆的定位曲线。该文搭建了控制电缆模型进行仿真研究,并选取总长为100 m,在50 m存在故障的ZR-KVVP2-22 4×4型控缆进行实验验证。仿真及实验结果表明:与传统FDR定位方法相比,该文所提方法可以有效抑制频谱泄露,提升故障识别的灵敏度。

改进的气体泄漏识别算法研究

为了获得理想压缩气体泄漏信号的识别准确率,进而实现高效检测的目的,提出一种基于经验模态分解、梅尔频率倒谱系数和主成分分析的泄漏超声信号特征提取方法。首先,使用经验模态分解提取泄漏信号的超声频段,通过对固有模态函数的熵值设定阈值,优化频谱混叠;其次,通过构造梅尔变换函数,设计分别针对目标频段中不同分布的梅尔滤波器组;然后,使用主成分分析代替离散余弦变换,提取改进的梅尔频率倒谱系数;最后,在实验室模拟泄漏环境,采集不同泄漏条件的泄漏信号,使用支持向量机实现识别分类,完成泄漏检测。结果表明,使用熵阈值优化的经验模态分解能够提高泄漏信号的识别准确率,改进的梅尔频率倒谱系数是一种更有效的泄漏信号特征,相比改进前识别准确率提高了7.76%。

基于小波包能量谱和希尔伯特变换的管道泄漏检测技术

为了及时检测输油管道泄漏缺陷以减少输油泄漏事故的发生,首先,提出了一种基于小波包(WPT)能量谱和希尔伯特变换(Hilbert)的输油管道泄漏检测技术,改变阀门开度模拟不同泄漏程度的管道泄漏;其次,选取小波包阈值对采集的信号去噪,获得实际有效信号,并用WPT能量谱变换将有效信号分解为频段能量谱,过滤掉不含泄漏信息的频段,保留有效频段;最后,利用Hilbert进行有效频段的谱分析,提取泄漏源信息,实现对管道泄漏工况的诊断分类。结果表明:输油管道泄漏检测平均误差在3%以内,诊断准确率达到95%,与直接Hilbert变换方法以及单纯WPT能量谱分析法相比,定位精度明显提高。

傅里叶红外遥感监测技术在石化企业泄漏监测的应用

针对传统气体泄漏检测方式存在的不足,通过采取基于傅里叶红外遥感监测技术的气体泄漏监测设备,与现有手段共同构成了立体化的气体泄漏监测网。监测数据表明,傅里叶红外遥感监测技术可以快速、准确地监测到泄漏气体的种类、浓度和扩散趋势,为石化企业泄漏监测提供了有力的技术保障。