用于光伏串联电弧辐射检测的五阶Hilbert分形天线设计

串联电弧是光伏系统的主要故障类型之一,掌握光伏电弧的辐射特性是解决光伏电弧检测的重要前提.为实现对故障电弧的检测,需要设计针对电弧特征频带的天线.为此,对Hilbert分形天线进行研究,设计了五阶Hilbert分形天线实现电弧故障检测.通过提高分形天线阶数,减小谐振频率,扩大天线带宽.设计结果表明:五阶Hilbert天线在0~500 MHz电磁辐射能量较大的频段内驻波比小于3(在10~140 MHz和170~500 MHz频段内VSWR<3),增益为-38 dB,方向性良好.通过搭建光伏串联电弧实验平台和设计的五阶Hilbert分形天线,分析电弧电磁辐射信号时频特性.研究可为光伏系统电弧故障的检测提供参考.

双孔洞倾角对红砂岩强度及其破裂分形特征影响

为研究双孔洞倾角对红砂岩力学特性及裂纹扩展规律的影响,在长方体红砂岩试样的基础上预制2个呈中心对称分布的圆孔双孔洞。孔洞直径为6 mm,孔洞间距为6 mm,两圆心连线与水平线的夹角为双孔洞倾角。利用伺服压力机对双孔洞红砂岩进行单轴压缩试验;基于数字图像相关技术分析了受力状态下应变场变化特征,揭示了双孔洞红砂岩在单轴压缩下的裂纹扩展机理;利用分形维数定量分析不同倾角时裂纹类型与岩石强度的关系。结果表明:随着倾角的增大,红砂岩试样抗压强度和弹性模量先减小后增大,其中抗压强度呈二次函数分布;初始裂纹产生时,不同双孔洞倾角试样的变形主要受轴向应变影响,试样最终破坏时,不同双孔洞倾角试样的变形主要受径向应变影响;初始裂纹产生方位可分为3种,即倾角为0°~30°,45°~60°,90°;受轴向应变影响产生初始裂纹,试样的破坏受径向应变影响;鉴于试样破坏时裂纹类型有明显差异,不同倾角时双孔洞红砂岩表面裂纹类型的分形维数与抗压强度具有良好的线性关系。

基于Hilbert分形结构的RFID标签天线

提出了一种基于H ilbert分形结构的射频识别(RFID)标签天线的尺寸缩减设计.通过矩量法仿真,给出了H ilbert标签天线的谐振频率、方向图以及天线效率,并制作了一维H ilbert标签天线实物进行测试.仿真和实测结果表明,H ilbert分形结构天线的空间填充特性可有效转化为标签天线的尺寸缩减特性,而且一维H ilbert标签天线具有更高的天线效率.

检测GIS局放的Hilbert分形天线及便携式监测系统

根据超高频分形天线设计的原理,采用平行传输线的电感等效方法分析了Hilbert分形天线阻抗特性,设计出了应用于检测气体绝缘组合电器(gas insulated substation,GIS)局部放电的3阶Hilbert分形天线;采用Hilbert分形天线和微带天线,对金属突出物缺陷产生的局部放电进行了测量,实测结果表明,该天线特性良好,可用于GIS局部放电在线监测;应用Hilbert分形天线和LabVIEW建立了便携式GIS局部放电在线检测及定位系统,进行的局部放电源定位精度满足现场定位要求。

基于Hilbert分形天线的弓网电弧电磁辐射研究

弓网(PC)电弧带来的电磁干扰会影响到车载数字设备的正常工作。因此,有必要研究弓网电弧的电磁辐射特性。首先,基于ANSOFTHFSS仿真软件建立仿真工程,设计了一种用于监测电弧电磁辐射的4阶Hilbert分形天线。其次,搭建了弓网电磁辐射信号测量实验装置,以铜合金接触导线-纯碳滑板为研究对象,在不同试验电流及不同电极间距下,分别开展多组弓网电弧辐射电磁实验。对采集到的电磁辐射时域脉冲信号进行快速傅立叶变换,提取频谱分布范围及典型频率值。研究结果表明:弓网电弧电磁辐射频段主要分布在0～160 MHz,特别是在0～40、60～100 MHz频段内强度较大。改变试验电流和电极间隙,电弧电磁辐射频谱分布整体相似,且频域峰值都出现在18MHz。通过对电磁辐射的实时监测,可获得电弧发生时刻和持续时间等信息,提供了一种有效的弓网电弧监测方法,有助于对弓网系统受流水平进行评价。

武夷山双遗产地旅游景区系统等级结构的分形分析

对武夷山风景名胜区景区(点)系统等级结构年际变化进行了分形分析,分别把历年景区(点)游客量当作一个离散型集合,通过计算其信息维数值来反映景区等级结构分布的变化性,计算出Zipf维数和分维值来反映系统等级结构的分布模式,并计算出差异度进行辅助说明,对各种分维值及其随时间的变化趋势图和分维数坐标图进行了比较和分析。结果表明,系统信息维数除2001年之外均介于0.5～0.75间,并有增大的趋势;系统分维值2001～2004年均>1,并有减小的趋势;虽然历年系统等级结构信息维数和分维值出现了一定的差异,但仍能说明景区系统景区等级结构具有较好的分形特征,等级结构规模分布逐渐集中,均衡性逐渐变强,但系统自组织化程度趋向于变低。同时,还提出了系统等级结构优化的方法和途径。

基于级联双稳随机共振和多重分形的机械故障诊断方法研究

对级联双稳随机共振的滤波特性进行了对比和分析,利用这种特性,结合广义维数对信号非线性特征的度量能力,提出了基于级联双稳随机共振和多重分形的机械故障诊断方法。实验结果证明,该方法可以有效地消除高频噪声,增强低频段信号的能量,由此得到的分形维数比较准确,能够更加精确地度量机械振动信号的非线性特征,从而达到机械故障诊断的目的。

一种开槽的双频段宽带科赫分形天线

基于分形理论设计了一种开槽的双频宽带特性的科赫(以下称Koch)雪花分形天线.天线的结构紧凑,两个工作频段宽覆盖了第二代移动通信数字蜂窝系统(Digital Cellular System,DCS)/个人通信业务(Personal Communication System,PCS)频段、第三代移动通信时分同步的码分多址技术(Time Dicision-Synchronization Code Divcision Multiple AccessTime,TD-SCDMA)频段和全球微波互联接入或无线城域网(Worldwide Interoperability for Microwave Access,WiMax)频段等无线通信频段.同时,天线在各个工作频段内有良好的方向辐射性.天线模型经过二维电磁仿真软件(High Frequency Structure Simulator,HFSS)仿真分析,并对天线的样品进行了实物测量,仿真结果与测量结果有较好的一致性.

应用双谱分析和分形维数的雷达欺骗干扰识别

为解决频谱弥散干扰(SMSP)和切片组合干扰(C&I)2种干扰类型的识别问题,提出了一种利用双谱分析和分形维数的干扰识别方法。首先对零中频处理后雷达接收信号进行双谱分析,得到接收信号的三维双谱信息;然后通过降维方法把三维信息变换成二维特征曲线,以减小干扰识别的计算量;最后提取二维曲线的盒维数和信息维数2个特征参数,通过支持向量机对干扰识别率进行检验。仿真结果表明:在一定的噪声背景下,该识别方法能够较为稳定地识别不同干扰形式;在信噪比为0dB的条件下,干扰的识别成功率能够达到88%以上,证明了干扰识别方法的有效性。

基于双交叉和特征的快速分形图像编码研究

针对传统基本分形编码存在的计算复杂性较高、编码时间较长的缺点,提出了一种基于双交叉和的特征值编码算法,以解决分形图像编码时间过长的问题。该算法通过构造图像块适当的特征向量,将"R在D集合中搜索MSE意义下的最佳匹配块"问题转换成"R的特征向量在D的特征向量空间中搜索最佳匹配块"的问题,将全局搜索转化为相对意义下的近邻搜索,使得匹配搜索只在初始匹配块的邻域内进行,有效地减少了搜索对象,从而进一步加快了编码速度。采用图像方块分割进行了多种算法的对比仿真实验,实验结果表明相对于其他算法,所提出的算法在保证一定重建图像质量的前提下,提高了图像的结构相似度,图像编码时间明显缩短,较好地实现了提高算法编码速度的目的。

基于Hilbert分形结构的电子标签天线设计研究

基于分形理论思路,设计了一款Hilbert分形结构的无源电子标签天线,分析研究了天线基板材料和封装材料的相对介电常数大小与介质厚度对天线性能的影响。仿真结果表明:随着介质厚度和材料相对介电常数的增加,谐振频率下降,但是对第一谐振频率点的方向图影响不大。这在电子标签的设计、仿真和制作中具有重要的参考意义。

基于分形盒维数的双门限合作频谱感知方法

在信号分形盒维数特征的基础上,提出利用噪声与授权信号分形盒维数的差异对授权用户是否存在进行检测。为了使合作感知性能趋于更优,多用户采用双门限策略进行分步合作。该方法运算复杂度低,对噪声不敏感。仿真结果表明,双门限合作相比单门限分形盒维数检测和能量检测,系统检测率更高,所需频谱感知时长较短,同时减轻了融合控制中心以及传输信道的负荷。

Hilbert分形天线及其全波分析

该文采用全波 FDTD分析方法对 Hilbert分形天线进行分析。输入阻抗的计算结果验证了分形天线结构自相似性导致电特性的频率周期性变化这一规律。所得结果与有关实验数据吻合较好。研究结果还表明 Hilbert分形天线具有缩小天线结构尺寸的优点,相对于一般振子天线来说结构尺寸大大缩小,文中分形天线长度缩小为相应偶极天线的 1/7。对 Hilbert分形天线而言其维数越高,天线尺寸缩小越大,但相邻分形阶数缩小幅度越来越小,同时对其方向图的全波分析说明 Hilbert分形天线同振子天线的性能基本相似,方向图在谐振频段内基本保持不变。

具有双陷波特性的类Sierpinski分形超宽带天线的设计

为避免窄带通信系统对超宽带(ultra-wideband,UWB)系统的干扰冲突,提出一款具有双陷波特性的新型类Sierpinski分形超宽带天线的设计方法。天线采用由2个正六边形与圆形嵌套迭代而成的3阶类Sierpinski分形结构作为辐射贴片,并采用截短矩形两侧去切角且中间去矩形的缺陷地结构作为天线的接地板,实现了良好的超宽带特性。通过在天线辐射贴片上引入对称倒钩形开路枝节以及在微带线贴片上开倒U形槽,实现了3.6~4.3 GHz和7.2~7.8 GHz的双陷波特性。该天线尺寸仅为25 mm×18 mm×1.6 mm。仿真与实测结果表明:天线在3.3~16.4 GHz的频段内,同时可以滤除C波段卫星通信和X波段卫星通信系统的干扰。除2个陷波频段外,该天线具有较好的全向辐射特性和稳定的增益,适用于各种超宽带通信系统中。

双渗分形油藏动态数学模型的精确解

将非线性分形理论应用于描述油藏非均质渗流中 ,通过分析和考虑油藏的实际渗流情况 ,引入分形维数Df 和分形指数θ来描述油藏的分形特征和油藏非均质性 ,在此基础上 ,建立了双渗分形油藏的渗流数学模型 。

具有双陷波特性的六边形分形超宽带缝隙天线

提出一款具有双陷波特性的六边形分形超宽带缝隙天线,天线总尺寸为32 mm×16 mm×1.6 mm,采用六边形和三角形迭代嵌套的3阶分形结构作为辐射贴片,并采用缺陷地结构作为接地板,实现了3.0~15.26 GHz的超宽带带宽。在馈线两侧引入对称L形开路枝节,并在接地板上刻蚀U形窄缝隙产生了4.71~5.87 GHz和7.06~7.81 GHz两个频段的陷波特性,有效抑制WLAN(5.150~5.825 GHz)和下行卫星系统频段(DSS:7.25~7.75 GHz)的干扰。在通带频段内的增益范围为2~7.5 dBi。仿真和实测结果基本吻合,表明该天线可用于超宽带通信系统。

基于双尺度分形盒维数的电能质量扰动信号识别

提出一种电能质量PQ(Power Quality)扰动信号时域分析方法。在PQ扰动信号分析中,分形维数用来描述信号的不规则性和复杂度。由于引起各种PQ扰动的来源不同,致使扰动信号在不规则性和复杂度上体现出差异,为PQ扰动信号分析提供依据。平面离散信号的传统分形盒维数计算通常基于正方形盒,而对于PQ扰动信号,时间和幅值是完全不同的物理概念,采用基于时间和幅值的双尺度长方形盒对PQ扰动信号计算盒维数,根据PQ扰动信号的周期或准周期特性推导无标度区的长方形盒尺度确定经验公式,并通过具体波形简单验证。典型的PQ扰动信号分析的结果表明,其描述的特征量明显,可以识别扰动。盒维数的简单统计结果可以作为PQ神经网络分类器的输入特征量。

双层分形微带贴片天线

给出一种双层分形微带贴片天线,天线的馈电元和寄生元都进行了Minkowski分形处理,研究了单元分形迭代次数和凹入宽度(indentationwidth)对天线谐振频率的影响.加工并测试了试验天线,计算与实验结果吻合较好.结果表明,该新设计比常规矩形贴片天线尺寸小,并具有较宽的工作带宽和二维对称性,适合于双极化天线应用.

多孔介质分形结构热方程的多重双尺度概率模型与数值模拟

多孔介质分形结构既含有大量微米量级甚至纳米量级的微孔隙,也含有大量厘米甚至米量级的宏观孔洞。如果又假设复相材料和孔隙的就位性及形状大小服从某一概率分布。此时无论是理论分析或是数值计算均非常困难。本文对此问题,初步建立多重双尺度概率模型,井给出数值实验结果。

分形油气藏双对数图版的制作及应用

本文通过用分形几何这一工具对油气渗流规律进行重新认识 ,对传统描述油气运动的数学模型加以改进 ,改进后的油气渗流数学模型更能准确地刻画油气渗流规律。并将此理论应用到试井分析中 ,根据传统模型图版制作原理 ,作出分形格林咖顿图版 ,并用实际生产数据加以匹配应用。所求得的各种参数更接近地下真实情况 ,对于油气田开发工作有很重要的现实意义。