Measurement of remanent magnetic moment using a torsion pendulum with single frequency modulation method

In Tian Qin spaceborne gravitational-wave detectors, the stringent requirements on the magnetic cleanliness of the test masses demand the high resolution ground-based characterization measurement of their magnetic properties. Here we present a single frequency modulation method based on a torsion pendulum to measure the remanent magnetic moment mr of 1.1 kg dummy copper test mass, and the measurement result is(6.45 ± 0.04(stat) ± 0.07(syst)) × 10^(-8)A · m^(2). The measurement precision of the mr is about 0.9 n A · m^(2), well below the present measurement requirement of Tian Qin. The method is particularly useful for measuring extremely low magnetic properties of the materials for use in the construction of space-borne gravitational wave detection and other precision scientific apparatus.

基于信号注入法的电容电流计算方法改进

随着电网容量和密度的增大,系统单相接地时电容电流越来越大,因此准确计算电网电容电流十分必要。该文针对传统信号注入法存在的集中电容模型等效准确性不足、系统自然谐振频率过低、谐振频率搜索时存在偏差且搜索时间过长等问题进行分析与改进。首先,分析传统信号注入法产生的误差,结合中压配电网的频率特性,提出改进的单端口等效模型。然后,人为串联电容,解决谐振频率过低导致的励磁支路分流问题。最后,基于相位比较提出谐振频率的二分搜索法,降低搜索次数。改进的信号注入法计算电网电容误差为9.77%,传统方法误差为27.62%;现场实测电流绝对误差值降低3.65 A,超标率降低40%。改进的信号注入法可以有效降低计算电网电容的误差。

75 mW robust single frequency Yb-doped DFB fiberBragg grating laser

Incorporating the shielded method and post-processing method, a 75 mW single frequency Yb-doped DFB fiber laser was obtained with a 250 mW laser diode pump source at 978 nm. The threshold of the laser is 2 mW. The laser is single-polarization operation and the output power fluctuation is less than 0.2 mW in one hour when the pump power is 250 mW.

基于单矢量水听器时频声强法的非合作水声跳频信号多维参数估计

针对传统方法对水下非合作跳频信号的多维参数估计效果不佳的问题,提出一种基于单矢量水听器时频声强法的非合作水声跳频信号空时频参数估计方法。利用矢量水听器声压通道与振速通道的接收信号建立时频域的短时互谱分布,分析噪声与信号在时频域分布的差异,通过迭代去噪法与连通域方法,对噪声进行抑制并平滑每跳的能量分布;采用复声强法对短时互谱矩阵进行处理,得到清晰稳定的跳频信号空时频分布;提取空时频分布的脊线并利用Haar小波变换对脊线进行奇异点检测,估计出信号的多维参数。仿真和水池试验结果表明,当信噪比大于-5 dB时,所提方法得到的参数估计归一化均方根误差小于0.05。

基于频谱特征自适应采样的傅里叶单像素成像方法

傅里叶单像素成像(Fourier single-pixel imaging,FSI)中成像效率的提升主要借助优化重构算法和采样方法来实现,但在采样次数有限的情况下,FSI无法准确采样关键频率,导致成像质量差。为解决这一问题,提出一种频谱特征自适应采样策略。首先,研究傅里叶域中能量的集中程度,以此确定低频等距预采样的最优半径。进一步,通过预采样低频分量估计关键频谱位置的方式,测量相应的傅里叶系数,最终实现图像重构。与基于高频方向能量连续性的自适应采样方法相比,该方法可以针对不同频谱特征目标,自适应选择较优采样路径,获取关键傅里叶系数,进而改善成像质量,其峰值信噪比提高2.28 dB,结构相似度提高15.83%。因此,该方法在应对FSI对未知特征目标进行成像时,具有高效空间信息采集的优点,有望在单像素快速实时成像中得到应用。

BaTiO_(3)纳米单晶薄膜在外加电场作用下畴结构演化的相场研究

铁电薄膜的工作电场加载频率及基底失配应变可影响微观畴结构形态和材料宏观铁电性能。本文利用相场模拟方法分别研究了在-0.1%、-0.7%的失配应变下,0.1~100 kHz频率范围内BaTiO_(3)纳米单晶薄膜的铁电性能变化规律。研究发现,随着外加电场频率的增大,薄膜电滞回线由四方形向椭圆形转变,标准蝶形曲线向腰果形曲线发生改变。在50 kHz以下的低频段,矫顽场随频率增加而快速升高,但剩余极化强度变化幅度不大;而在50 kHz以上的高频段,矫顽场随频率增加略有升高,剩余极化强度则呈下降趋势。在低频段下铁电性能的频率依赖性受失配应变的影响较大,而在高频段下则对失配应变不敏感。同时发现,压缩失配应变可导致剩余极化及矫顽场显著升高,而拉伸应变的效果相反。分析表明,BaTiO_(3)纳米单晶薄膜铁电性能的频率依赖性源自内部微结构演化速度与外电场施加速率的相互竞争。本研究可为铁电功能薄膜材料的实验设计提供理论基础,为其在高频电子器件中的应用提供有力支撑。

独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥合理约束体系研究

为研究独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥合理约束体系,以主跨2×350 m的济南绕城高速二环线北环段工程黄河特大桥主桥为背景,采用BNLAS软件建立主桥空间有限元模型,对比不同纵向、竖向约束体系方案下结构的荷载响应、自振特性,分析不同塔梁约束体系对独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥静、动力性能的影响。结果表明:塔梁处竖向双排支座有效约束了塔梁之间的相对转动自由度,使塔梁协调受力,相较于传统的全飘浮体系和竖向单排支座体系,竖向双排支座体系提供了更大的整体结构刚度;设置纵向约束能显著增强独塔斜拉-自锚式协作体系悬索桥结构纵向刚度,建议在纵向上设置固定约束;相较于传统塔梁墩固结体系,竖向双排支座体系对主梁提供了更强的转动约束,且塔梁间约束在构造上处理简单。该桥桥塔处设置竖向双排支座并设置纵向固定限位装置。

船舶交流电网绝缘监测系统应用研究

为了能够实时在线监测电力系统网络绝缘状态,自动定位低绝缘故障支路,提出了一种船舶交流电网绝缘监测装置设计方案。介绍了双频信号注入法和单频信号注入法的工作原理,提出了基于单频信号注入法的一种绝缘监测方法和一种控制核心为STM32F103ZE芯片的硬件设计方案。编程实现运用基2时间抽取1024点FFT提取注入低频信号,提出Q表示法将浮点数转换为定点数的高精度数据存储方法。明确了注入信号的电压、相位及频率。仿真结果表明,基于单频信号注入法的电网绝缘监测装置设计方案最大误差率不超过2%,满足装置测量精度±5%的设计要求。方案提高了船舶交流电网绝缘监测装置的可靠性和有效性,大大降低船员工作强度,提高舰船电力系统的供电连续性和安全性。

电离层GPS掩星观测反演技术

在电离层局部地区球对称假设下 ,推导了利用双频和单频无线电掩星观测数据 ,反演电离层电子密度剖面的两种方法 .双频反演的误差来自于载波相位的观测误差 ,单频反演误差则主要由伪距的观测精度决定 .由于载波相位测量精度比伪距测量精度高两个量级 ,因此双频反演的精度一般比单频反演的高些 .不过 ,两载波信号L1和L2之间的传播路径差异会给双频方法带来误差 .利用三维射线追踪的程序模拟的无线电掩星数据来评估这些方法 ,结果表明 ,反演出的电离层剖面与给定的模式电离层非常吻合 ,验证了两种方法的可靠性和准确性 .将这两种反演方法应用于处理实测的GPS MET掩星观测数据 ,均能获取合理的电离层剖面信息 .且单频方法得到的反演剖面与双频方法相当一致 。

高速列车永磁同步牵引电机基于联合仿真模型的单脉冲控制研究（英文）

高速列车节能的一个重要方法是采用永磁同步牵引电机(PMSMs)替代感应牵引电机。相比于感应牵引电机(IMs),永磁同步牵引电机更易受到温升与磁场谐波的影响。实际应用中由于受限于变流器的损耗,开关频率对这两者的影响非常大。结合有限元模型和控制系统,本文建立了联合仿真模型,考虑了磁路非线性,提高了计算精度。在此基础上,仿真计算了单脉冲控制与不同开关频率的SVPWM控制,对比分析了系统的速度、反电动势、转矩和损耗等性能。

基于扫频法配电网电容电流测量装置研制

准确测量配电网对地电容电流是确定消弧补偿及其容量的重要依据,为此研制了基于扫频法配电网电容电流测量装置,其工作原理是在消弧线圈电压互感器(TV)二次侧注入一方波变频电压,通过检测TV二次侧电流与所注入电压是否同相位来确定配电网对地电容与消弧线圈电感的并联谐振频率,进而求出对地电容电流。该装置由扫频信号发生源和控制器组成,其中扫频信号发生源是基于IGBT、直流侧电压为300 V的单相逆变器,用于向系统注入一方波变频电压;控制器采用混合信号片上系统(SoC)——C8051F 020单片机,用于产生递增变频控制信号,该控制信号经光耦隔离、放大电路驱动,以控制IGBT通断。利用EMTDC/PSCAD仿真和物理试验,对装置有效性进行验证,结果表明装置测量误差小于2%。

一种单频单历元GPS整周模糊度的解算方法

考虑到遗传算法的全局最优搜索特性,将遗传算法与模糊度函数法相结合,用一个历元的C/A码观测值与单频单历元的L1载波观测值作为基本观测量来确定GPS相位整周模糊度值,从而形成了基于遗传算法的AFM整周模糊度搜索策略。新算法能够快速、稳健地搜索到正确整周模糊度组合。

频率域偶层位曲面位场处理和转换方法研究

在空间域偶层位法的基础上,研究了完整的频率域偶层位曲面位场处理和转换方法.该法可应用于平面或曲面、规则网或非规则网的位场数据处理和转换.通过对偶层面z坐标和计算面z坐标平移不同的量来加速正演快速收敛和保证反演稳定、快速收敛;提出了适合于不规则网曲面处理和转换的核心算法——单点快速Fourier变换;提出了频率域不规则网曲面处理和转换方法技术.通过以上技术措施解决了大数据量特别是曲面不规则网的位场处理和转换问题,模型试算以及实际资料处理验证了该方法的应用效果.

时间域单频干扰波的识别与压制

在野外地震数据采集过程中,地震测线上方如果有高压输电线通过,在地震记录中就存在一个50 Hz左右的强单频干扰波。在时间域内利用正弦波逼近强单频干扰波,并从地震记录中减去它,以实现压制这种干扰波的目的。理论记录试算和实际资料处理结果表明,即使是对于常规滤波方法难以消除的极强的单频干扰,该方法仍然获得了较好的效果。本方法的最大优点是仅对单频干扰波进行有效的压制,对有效波的损失很小。

基于LabVIEW的旋转轴转速测量方法

在军用船舶主机、辅机以及轴系等重要设备的故障诊断中,转速测量扮演着重要的角色,NI在重要机电设备的参数测量和状态评估方面都提供了非常优秀的解决方案。本文基于NI-PXI平台,在实验室条件下开发了电机旋转轴转速测量和调试平台。针对霍尔式和光电式两种常用的转速传感器测量原理,结合PXI-6251板卡中的脉冲计数以及电压测量功能模式,开发了基于Lab VIEW的转速实时测量和调试系统。该系统实现了转速的动态测量、实时采集和数据保存,同时也能够实现上述两型转速传感器的性能检验和指标评估。

蓄电池内阻测量装置的研究

实现单体电池内阻的在线实时监测,对提高直流系统的安全运行、提高供电系统的可靠性和自动化程度,有着十分重要的意义。对现有的几种直流系统蓄电池单体电池内阻测量方法如密度法、开路电压法、直流放电法和交流法等进行了比较分析,指出了它们的优缺点。提出了一种新的蓄电池单体电池内阻测量方法———交流变频测量法,着重介绍了该装置的工作原理及硬件与软件设计。基于该测量法的内阻测量装置现已在多个变电站中投入运行,现场使用表明该方法完全克服了传统内阻测量方法的缺点,具有测量精度高、抗干扰能力强、可实现在线测量等优点。

基于信号相位匹配原理的单频信号检测

根据信号相位匹配原理及其信号参数的最小二乘估计方法,提出了一种单频信号检测方法。推导了利用单传感器接收信号实现检测的公式。对已知频带内未知频率信号的检测性能进行了仿真。分析了最小二乘法使用的方程数、信噪比和虚警概率对检测概率的影响。结果表明,该方法检测性能优于能量检测器,次于匹配滤波器。

基于STM32的单相光伏并网发电系统

提出了一种基于STM32的单相光伏并网发电系统的设计方案。首先建立了基于电导增量法的最大功率点跟踪和基于主动频率偏移法的孤岛效应检测数学仿真模型,然后以STM32为核心处理器,采用锁相环技术与电网电压前馈补偿的复合控制策略,结合BUCK充电控制电路、交错反激变换电路、全桥逆变电路、信号适配电路和信号检测电路,实现了样机设计。测试结果表明:样机运行稳定、可靠,谐波含量THD和孤岛检测耗时均在相关标准要求范围内。

磁液双悬浮轴承单自由度支承系统稳定性分析（英文）

磁液双悬浮轴承采用液体静压与电磁悬浮的双重支承形式,在大幅度提高承载能力及刚度的同时,也使得其稳定性的影响因素较多,易诱发其支承系统运行不稳定。然而稳定性又是磁液双悬浮轴承结构设计及性能分析的前提及基础,因此本文拟对磁液双悬浮轴承单自由度支承系统进行稳定性分析及校正。首先,本文介绍了磁液双悬浮轴承的结构特点、支承调节机理。接着,基于力学平衡方程、电磁方程及流量方程,推导了轴承单自由度支承系统的传递函数,并对其支承稳定性进行了分析。研究表明:轴承单自由度支承系统存在右端极点是系统本质不稳定的主要原因。最后,采用根轨迹法与频率法对单自由度支承系统进行了稳定性校正,并利用Matlab软件对校正后的单自由度支承系统进行了检验。结果表明:校正后的支承系统稳定性得到了大幅度提升及具有良好动态品质。本文所做研究能够为磁液双悬浮轴承系统的结构设计及性能分析提供理论参考。

余弦函数自适应法识别与消除单频干扰

50Hz左右的强单频干扰波一直是人们的研究对象,现有的压制50Hz强单频干扰方法不同程度地存在计算效率低、运算费时、损害有效信号的缺陷。本文提出了余弦函数频率自适应算法快速估算单频干扰频率;采用时延自适应公式直接计算单频干扰时延;采用振幅公式直接计算单频干扰振幅。此法可以快速地估算出单频干扰频率,达到消除这种干扰的目的,并且不损害干扰附近的有效信号,提高了单频干扰频率分量附近数据的信噪比。合成数据和实际数据试算结果表明该方法是有效和可行的。