SVD归一化强度软阈值降噪方法及其应用

为提取被噪声干扰的有效轴承故障特征信息,提出一种SVD归一化强度降噪方法,并对有效奇异值进行软阈值处理,降低噪声的干扰。轴承信号降噪结果表明,在不同的噪声强度干扰下,该降噪方法均能够保留源信号中的主要频率信息,大幅提高信噪比;该方法较SVD差分谱方法能够有效提取故障特征频率信息,避免信号的过降噪。SVD归一化强度软阈值降噪方法降噪原理清晰、计算简便,能够为轴承故障的精密诊断提供可靠的数据基础。

基于归一化磁源强度的磁目标实时定位方法

标量三角剖分与测距(STAR)方法利用磁梯度收缩特性实现运动状态下对单个磁偶极子目标的实时定位,且对运动平台的姿态不敏感。然而,磁梯度收缩量(C_(T))引入的非球面误差会限制其定位精度。针对该问题,提出了一种新的磁偶极子目标线性定位方法,利用归一化磁源强度(NSS)代替C_(T),消除了非球面误差的影响。为了分析该方法对不同方位磁目标的定位性能,建立了全向仿真分析模型。仿真结果表明,该方法的实时性与STAR方法相当,在标准差为10 nT的高斯白噪声影响下与STAR方法的最大定位误差分别为0.18 m与1.5 m。现场实验结果表明,当探测距离为1.284 m时,该方法在纬线轨迹上的平均定位误差仅为0.094 m,比传统STAR方法低56.7%;在经线轨迹上的平均定位误差为0.097 m,比传统STAR方法低30.7%。

基于噪声扰动下重力二阶垂向导数与归一化磁源强度的重磁相关性分析——以相山铀矿田为例

对重磁资料进行综合处理与解释有助于降低多解性、提高解释的可靠性。重磁对应分析法是重磁联合定性解释的一种常用方法,但该方法会受剩磁影响,易产生虚假信息,因而实用性不强。为此,从重力异常二阶垂向导数与归一化磁源强度表达式出发,推导出基于重力二阶垂向导数和归一化磁源强度的重磁泊松公式,提出了一种新的重磁相关性分析方法,并采用噪声扰动提高重磁相关度的有效性。该方法物理意义明确,易于实现,无需化极处理,且受重磁背景场影响小。模型试验表明,常规重磁对应分析法仅在噪声扰动下重磁完全同源时具有良好效果,在重磁非完全同源时会出现虚假信息;新方法能够较好地反映重磁是否同源及同源位置,在复杂情况下也能获得良好的效果。将新方法应用于江西相山铀矿田重磁资料处理和解释,准确地反映了碎斑熔岩、流纹英安岩及花岗斑岩这三类重磁同源性岩石的位置及规模。另外,依据大面积分布的强负相关与强正相关特征推测了古火山喷发的主要岩石类型,并预测了一个碎斑熔岩火山口。同时,相山地区铀矿点主要分布在强正相关与强负相关的过渡带上,进一步揭示了铀矿分布与岩性接触面存在着密切关系。这些研究成果可为相山地区深部铀矿勘查提供数据基础。

基于加权模型参数的归一化磁源强度三维反演

强剩磁的存在使磁化方向与地磁场方向偏差很大,进而对常规的磁异常反演和解释产生很大的影响。归一化磁源强度(normalized source strength,NSS)是一种弱敏感于磁化方向的转换量,它与场源的中心对应性比同类型的转换量要好。基于模型参数加权,采用共轭梯度的反演算法,使所有反演网格单元的综合灵敏度一致,以消除NSS核函数随距离的四次方衰减的影响。将这种改进的正则化共轭梯度算法应用于剩磁条件下的NSS反演。在研究区内存在剩磁情况下,与直接反演磁异常相比,NSS反演提供了更为可靠和稳定的解;与常规正则化反演方法相比,这种模型参数加权的方式能更好地降低NSS反演中核函数随距离的四次方衰减对反演结果的影响,且其反演结果能更好地刻画场源体的几何形态与物性分布。模型和实测数据测试结果证明了该剩磁条件下的反演方法的有效性和适用性。

两种多波束反向散射强度数据归一化方法的建立与分析

多波束反向散射强度数据应用广泛,但由于受到角度响应的影响,导致生成的多波束声呐图像质量偏低,且现有角度响应改正方法在复杂海底底质环境下适应性较差。为此本文对散射强度进行分析,给出了两种多波束反向散射强度数据归一化方法,分别为基于高斯拟合以及角度响应的散射强度改正方法,前者主要是基于散射强度的变化规律进行改正,而后者则是基于声波的散射机理进行改正。实验结果表明两种方法较传统改正方法精度均有约30%的提升,并且角度响应方法较高斯拟合方法改正精度更高,但计算效率有所下降。以上实验验证了两种方法的有效性,实现了散射强度数据的归一化,提升了多波束声呐图像的质量。

基于归一化磁源强度的聚焦反演方法

针对剩磁条件下铁磁物质反演中存在的问题,提出基于归一化磁源强度的聚焦反演方法。首先,利用归一化磁源强度作为实测数据对磁性目标进行反演,减弱剩余磁化对反演结果的影响;然后,利用深度加权矩阵和最小支撑矩阵对经典Tikhonov正则化理论框架下的反演模型进行约束得到目标函数,并有效解决了核函数随深度增大而快速衰减的问题;最后,通过对目标函数进行迭代奇异值分解获得最佳物性参数,并根据Morozov偏差原则自适应地确定目标函数在迭代过程中的正则化参数,提高了迭代速度和求解精度。

基于归一化磁源强度垂向差分的磁源参数快速估计方法

磁异常快速自动反演是磁数据解释的主要手段,归一化磁源强度因不受磁化方向影响而成为三维磁数据解释的主要方法。本文在归一化磁源强度基础上,首先进行了不同高度上的垂向差分计算,再根据不同高度差分关系,推导出了一种基于归一化磁源强度垂向差分的磁源参数快速反演方法。该方法可通过调节延拓高度来提高计算稳定性。模型试验表明归一化磁源强度垂向差分具有更高的异常分辨率,极大值能够有效地识别场源水平位置,而快速反演方法则较好地获取了场源的深度与构造指数。将本文方法应用于内蒙古M区地面磁异常之中,获得了磁源的平面展布和深度及构造指数信息,为研究区隐伏岩体分布提供了依据。

基于路网承载力的归一化用地强度协调性评估模型

为提高控制性详细规划等片区规划编制中用地强度与路网规划的协调性,本文基于交通供给与需求之间的约束关系,通过构建归一化用地强度、路网支干比等新指标,运用路网消散能力计算方法,建立基于路网承载力的归一化用地强度协调性评估模型。模型结果显示,增加路网密度能够显著地提升用地强度的上限;提高支路在路网中的占比,对路网交通效率的负面影响相对较小。文章以广州市主城区六处典型片区为例,验证模型的有效性和指导性,为探索和推广“窄马路、密路网”道路布局理念提供理论支撑和工具支持,有助于用地开发方案的科学决策。

归一化磁源强度方法对磁异常识别对比分析

磁异常的场源位置识别是磁异常资料处理解释的一项重要工作,但实际工作中存在多种因素影响导致不能直接准确识别场源体位置。针对实际工作中存在的问题,对12种磁异常识别方法进行研究。通过建立组合模型,对比分析各方法在不用磁化方向、不同场源形态和噪声干扰3种因素下的边界增强效果、优缺点及适用条件。理论模型试验证明了在强剩磁情况下,归一化磁源强度相对于其他识别方法具有更好识别效果,这在实际工作中为磁异常识别方法的选取提供了一个有利的参考。

南海北部陆坡软黏土全流动强度试验研究

鉴于海底软黏土强度测试困难和精度不足的现状,研发了一种适用于低强度、高含水率土体强度测试的新型全流动贯入仪,并进行了有效性校验。在此基础上,针对南海北部陆坡区典型软黏土,开展了多组原状试样的全流动强度试验,分析了试验中初始阻力系数N与重塑阻力系数Nrem的取值范围,给出了软黏土扰动前后不排水剪切强度沿深度的分布特征及变化趋势,并结合微观孔隙面积比和宏观构造灵敏度,探究了研究区土体的强结构特征。最后,基于重塑不排水剪切强度与含水率/液限间的关联性分析,提出了适用于研究区土体的不排水剪切强度归一化模型,为南海北部陆坡区海底能源开发、海洋工程基础设计与地质灾害预测提供参考。

南海饱和软土单剪强度试验研究

采用应力控制的单剪试验对中国南海海域原状饱和软黏土的力学响应进行了研究,考察了不同应力水平下软黏土的应力应变响应和强度特征。结果表明:无初始剪应力时,当应变小于5%时,循环应变增长缓慢且稳定,超过5%以后,循环应变迅速增长并达到破坏标准,因此可将循环应变达到5%作为破坏标准,同时,动应力比存在阈值,当动应力比小于0.52时,认为土体不会发生破坏;有初始剪应力时,应变向有初始应变一侧累积,且无论是增加静应力比还是动应力比,都会引起应变累积加快,破坏振次减小,相对而言,动应力比对累积应变和破坏振次的影响更明显。最后给出了破坏振次为1 000次的强度包线,提供了安全的静、动应力比组合方式。

一种实用的边缘强度互相关匹配可信度分析方法

匹配可信度是衡量匹配质量的重要指标,针对归一化边缘强度互相关匹配算法,研究了基于神经网络的匹配可信度判别方法。通过对参考图进行加噪实验获得训练样本,对BP网络进行训练,并将训练后的网络用于匹配可信度的判别。针对实际卫片与航片图像对的实验结果,平均判决正确率达到90%以上,证实了该方法的有效性。

混响室FDTD仿真中归一化场强的计算与实验验证

采用时域有限差分(FDTD)法对尺寸为10.5m×0.8m×4.3m的混响室进行了三维仿真计算,为实现仿真与实测结果关于归一化电场强度的直接对比,给出了仿真电场值的归一化计算方法,并做出实验验证.结果表明:所提出的处理方法是合理可靠的,归一化电场强度与激励源无关,是表征混响室自身谐振特性的参量,因此可用频域测试结果对时域仿真结果进行实验验证,这为基于时域宽频仿真的混响室优化设计提供了有益参考.

融合光谱形态特征的苹果霉心病检测方法

针对轻微霉心病和健康苹果光谱差异较小,致使基于可见/近红外特征光谱的检测方法对轻微霉心病检测准确率较低的问题。该研究将光谱形态特征与光谱特征融合的方法引入霉心病模型构建,建立了融合光谱形态特征的判别模型。以215个苹果可见/近红外光谱为样本,分析了不同预处理和特征提取组合对建模效果的影响,并完成了光谱特征的提取;分析健康果和霉心病苹果平均光谱的差异性,提取波峰、波谷等差异明显的光谱形态特征点,对比波段比、波段差和归一化强度差三类形态特征获取方法;最终建立光谱形态特征参数和光谱特征融合的苹果霉心病模型。试验结果表明,归一化预处理后提取的特征光谱和归一化强度差形态特征融合后模型判别准确率最高,在支持向量机模型中训练集、测试集判别准确率分别为98.6%和96.3%。特别是当发病程度小于10%时,该研究的判别模型准确率高于95%,表明通过融合光谱形态特征可以提升轻微病变霉心苹果的判别准确率。

基于液相色谱仪的农产品质量检测方法

精准完成农产品质量的检测,可靠判断农产品的内部质量情况,提出基于液相色谱仪的农产品质量检测方法。该方法结合可调焦红光点状激光发射器、光谱仪、光谱分析平台等部分,组成液相色谱仪采集系统,采集农产品光谱信息;利用标准正态变量变换算法预处理采集的光谱信息后,选择波段比、波段差以及归一化强度差作为农产品样本的光谱形态特征,将其作为支持向量机判别模型的输入参数,通过模型的学习输出农产品质量的判别结果。测试结果显示:采集特征的特异性均在0.933以上,特征提取效果良好;决定系数的结果均在0.928以上,可靠识别出存在内部病害的农产品。

混凝土材料的动态压缩破坏机理及本构关系

为研究混凝土材料的动态性能,利用直径Ф100 mm的SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar)装置对骨料尺寸为15 mm^20 mm的混凝土材料试样进行了应变率范围30 s-1~180 s-1的动态压缩试验,并借助高速摄影装置获得了试样的变形与破坏过程,结果表明:在动态压缩强度附近应力区,材料表面先出现一条沿试样轴向的可见宏观裂纹,而多条主裂纹的形成与扩展才导致材料的最终破坏;建立了改进的ZWT模型,模型预测结果与试验结果较吻合。

高温后混凝土材料的动态压缩力学性能

利用直径φ100mm的SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar)装置分别对常温和经历400℃、600℃、800℃高温后的混凝土材料试样进行应变率范围30～220s-1的动态压缩试验,混凝土材料的骨料尺寸为15～20mm。结果表明:经历高温后的混凝土材料,一方面具有温度软化效应,另一方面又具有应变率强化效应。其归一化强度随归一化温度对数的增大而近似线性地递减,相反却随应变率对数的增大而近似线性地递增。在应变率的强化效应及温度软化效应的耦合影响中,后者占主导地位。

加筋膨胀土的三轴试验研究

用三轴试验方法研究了加筋膨胀土的应力-应变及强度特性,得出了加筋土与对应素土的强度指标关系。通过归一化强度分析,研究了不同围压下加筋的效果,分析了加筋土强度提高的宏观表现.

FIA-ICP摄谱法中一些实验参数的影响及优化

发现在FIA-ICP体系中影响分析信号的主要实验参数是载液流速、载气流量和进样体积。同常规的连续喷雾方式相比,其归一化谱线强度提高近10倍、并且发现在FIA-ICP摄谱法中进样体积大小也会影响其在传输过程中的分散度、曝光时间以及分析信号的信背比。在实验的载气流量范围内,分析信号随载气流量的增大而逐渐增大,随后达到平台。

部分相干光在斜程和水平大气湍流中的光强与扩展

基于广义惠更斯-菲涅尔原理、交叉谱密度函数,利用修正von Karmon谱模型以及ITU-R颁布的大气折射率结构模型,首先推导出部分相干高斯-谢尔光束在大气湍流中斜程和水平传输时的光强分布以及光束扩展解析式,然后分别从归一化光强分布和相对束宽的角度讨论并对比了斜程和水平传输时天顶角、湍流强度、光束相干长度等参数对光束光强分布和扩展的影响,并给予相应的物理解释.研究表明:1)部分相干高斯-谢尔光束在自由空间中水平传输时的归一化光强与斜程传输时的光强分布相同;2)天顶角越小,光束的归一化强度分布越集中,峰值光强越强,同时所受湍流的影响也越小.3)在斜程传输情况下,天顶角、湍流强度、光束相干长度等参数对光束扩展的影响与水平传输几乎一致.