基于拟合波形相关性的变压器励磁涌流识别新方法

为了提高变压器差动保护识别励磁涌流与内部故障电流的能力,提出一种基于拟合波形相关性的变压器励磁涌流识别新方法。首先利用正弦拟合法拟合差动电流波形,然后通过相关性分析原理,计算出差动电流原采样信号及其拟合曲线的相关系数,以此来识别励磁涌流与内部故障电流。仿真结果表明:该方法具有原理清晰、识别迅速、区分度高、抗干扰能力强,且易于在微机中实现等优点。

应用波形拟合的炸药震源记录起跳点时间拾取方法

初至拾取是地震数据处理中的关键步骤,其拾取的准确程度关系到浅表层速度模型建立的精度,并进一步影响后续叠加及偏移成像的效果。对于炸药震源激发形成的初至波,根据形成机制,其初至位置在地震记录中应由一个“向下的偏转”表示。而在实际地震数据初至拾取过程中,该“向下偏转的点”较难识别,而能够快速准确拾取的位置通常为波峰位置。基于理论模型,本文测试了拾取波峰及起跳点对速度模型反演的影响,证实基于炸药震源起跳点位置的反演精度高于基于拾取波峰位置。因而提出一种基于波形拟合的方法判断炸药震源的起跳点位置,即假定初至波可用李子波模拟,通过单道中对以波峰为中心的时窗内的样点值进行拟合,得到理论子波函数,以此方式快速、准确地搜索起跳点位置。通过理论子波模型,测试了波形拟合法的有效性及合理性;并应用该方法对塔里木T探区实际资料进行了试处理,表明该方法可准确拾取高信噪比地区炸药震源起跳点位置,同时具有一定的抗噪性,也能拾取较低信噪比地区炸药震源起跳点位置。

瞬态过电压波形的滤波、重建与拟合

在测量电力系统瞬态过电压时,分压器的响应特性、测量和采样中产生的误差及各种背景噪声的干扰,很容易导致实际测量得到的波形产生畸变,从而影响对波形的观察与分析。为此,提出了一套解决上述问题的方案:先通过对实际测得的波形进行离散Gabor滤波,去除采样误差与背景噪声引入的畸变;再经过Wiener反卷积,消除分压器响应特性引入的畸变,从而较好地还原原波形;最后通过该方案中的波形拟合功能,更直观地得到各种参数,从而更便于分析。对IEC1083-2TDG(Test Data Generator)所产生的波形进行的测试结果证实,该方案具有上述功能,并具有相当的准确性与稳定性。

低应变反射波法波形拟合技术的研究

针对目前低应变反射波法利用信息量不够的问题 ,从桩的振动和波动理论出发 ,推导出了桩土体系的理论模型 ,并对激振力和传感器特性进行了模拟 ,提出了利用波形拟合技术来定量分析桩身完整性 ,对工程桩进行了拟合分析 ,取得了一定的效果。

用地震波波形拟合方法研究中小地震的震源机制

采用网格搜索方法,利用区域地震三分量全波形资料,对中小地震震源机制的反演方法进行了研究。反演采用初动约束、分段求相关系数,以及幅值加权的混合方法计算误差函数,通过格点搜索法确定震源深度。理论模型试验表明,反演结果具有较好的稳定性和可靠性。云南地区区域数字地震台网的观测资料反演表明,该方法可以合理地拟合观测波形资料。将2001年7月9日(24.93°N,101.47°E)发生的MS 5.3地震的震源机制解与哈佛大学CMT进行了对比,结果表明,Z分量波形拟合略比CMT拟合的好,R分量和T分量的波形拟合明显好于CMT的对应分量。 我们对2001年4月5日在(25.77°N,102.30°E)发生的mb 4.8地震进行了震源机制反演。结果表明,该地震主要表现为走滑断层,震源机制解为(180°,80°,11°)。根据这两个地震震源机制推断的主应力轴,与该地区现代构造应力场特征基本一致。

基于分层异构模型的机载激光测深波形拟合算法

波形拟合是机载激光测深数据处理的关键环节,能够为水下地形测量、海底底质分类和水体浑浊度分析等应用领域提供数据基础。针对传统机载激光测深波形拟合算法受噪声干扰严重、对复杂波形形状拟合不准确的问题,提出一种基于分层异构模型的机载激光测深波形拟合算法。针对波形不同组成部分的相应特性,采用异构函数(水面-高斯函数、水体-双指数函数及水底-B样条函数)构建分层异构模型,分别进行拟合,从而实现对各部分波形信号的拟合。采用南海实测数据对所提算法进行了验证,结果表明:该算法拟合波形的平均运行时间T为0.019 4 s,相比于RL(Richardson-Lucy)去卷积算法提高0.328 6 s;平均均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)为6.222 4,相比于双高斯函数拟合算法平均均方根误差RMSE、平均决定系数(Coefficient of determination,R^2)、平均相关系数(Correlation Coefficient,CORR)和相关系数标准差(Standard Deviation,STD)分别提高65.11%、2.83%、1.01%和86.61%,保证了拟合效率和拟合精度。算法具有良好的鲁棒性,能够有效满足机载激光测深科学研究和工程应用的技术需求。

基于波形拟合的中国东海地区410km间断面附近速度结构研究

410km间断面是地幔转换带的顶界面,对其速度结构和起伏形态开展地震学探测有助于认识地球内部物质组成和相关的地球动力学过程.本文选取了由中国数字地震台网记录到的位于琉球俯冲区的一个中源地震P波宽频带波形资料,利用三重震相波形拟合研究了中国东海地区410km间断面附近的精细速度结构.结果表明:中国东海地区下方410km间断面整体表现为一尖锐的速度界面且有8~15km的小幅抬升;该间断面之上存在52~62km厚的低速层,其P波速度降低0.5%~1.6%;440km深度以下存在1.0%~3.0%的P波高速异常.结合前人在该地区的层析成像结果,我们推测该高速异常体与西太平洋俯冲板片在中国东海地区地幔转换带内的滞留有关;板片内水相E分解使得转换带内水含量增加,这引发了410km间断面的抬升;410km间断面之上的低速层应与含水矿物脱水导致的地幔橄榄岩部分熔融有关.

利用走时和波形拟合迭代反演阿拉善地壳速度结构及2015年阿拉善左旗5.8级地震震源机制

据中国地震台网测定,北京时间2015年4月15日15时39分,在内蒙古自治区阿拉善左旗(39.8°N,106.3°E)发生MS5.8地震,震源深度为10km.地震发生后多家机构对其开展了研究,本文使用喜马拉雅Ⅱ期布设在南北地震带北段的台站观测数据,通过走时反演和波形拟合反演的迭代,获得了该地区地壳一维速度结构,接着利用直达P波观测与理论走时差对震中位置重定位,然后反演地震的最佳双力偶解以及震源深度,最终得到了区域速度结构、地震的三维坐标、发震时刻以及震源机制解.结果显示,此次地震发生于世界时2015年4月15日7时39分26.718s,震中(39.7663°N,106.4304°E),震源矩心深度18km,矩震级MW5.25,节面Ⅰ走向176°,倾角85°,滑动角-180°,节面Ⅱ走向86°,倾角90°,滑动角-5°.结合该区域断裂带构造运动分析,本文认为此次地震是左旋走滑破裂,略带正断分量,断层面是节面Ⅱ,走向为NEE(近E-W)向,发震构造为震中附近的E-W向隐伏断裂.

波形拟合水声构件插入损失测量方法研究

为消除水声材料在低频测量时边界反射波对接收信号的干扰，通过缩短发射信号的传播距离来提高直达波与反射波的声程差，得到一段有效的单一直达波。用Matlab拟合这段单一直达波，得到一个完整周期的波形，读取其幅值作实验数据。该实验在一尺寸为4m×1．4m×1．1m的钢体水箱中进行，水深0．8m。试样为一外径30cm，厚1cm的空心玻璃钢圆管，测量频率为8～30kHz。对有无试样两种情况下完成测量后进行透射系数计算，得到试样的插入损失。实验结果表明：测量值相对误差均小于10％，测量结果的不确定度〈5％，测量值与理论值具有较好的一致性，证明该方法的有效性。本方法适用于非自由声场环境下材料声学参数的测量，具有简单、快速、有效的特点，对大试样材料的水声性能测量有一定的实用价值。

基于非对称sinc函数拟合的激光测距算法优化

小型化的高重频多脉冲激光测距机采用数字化处理确定目标距离,接收电路带宽、数字化采样精度以及滤波算法等因素会影响测距的精度,文中在对测距误差分析的基础上提出改进测距精度的算法。首先,在对激光回波信号积累以提高信噪比的基础上,对回波信号波形进行中心差分处理、斜率阈值和幅度阈值条件处理,剔除伪峰值点,初步确定峰值点位置。然后,根据初定位后的波形特点,选择相应的指数函数进行非对称sinc函数波形拟合修正,估计波峰点相对准确位置,从而输出较为精确的目标距离。最后,将改进算法在matlab中仿真,实验结果验证了文中提出的修正算法对提高激光测距精度的有效性。

基于电压脉冲注入和傅里叶拟合的转子绕线式同步起动/发电机初始位置检测方法

由于转子绕线式同步起动发电机(wound-rotor synchronous starter/generator,WRSSG)的主发电机的电感参数变化较大且转子励磁磁链不恒定,传统的转子初始位置估计方法不再适用于WRSSG。为了提高转子初始位置的估算精度,提出一种基于三相感应电流峰值比较的电压脉冲注入法。根据dq轴电感的相对大小,研究不同注入电压脉冲幅值对峰值电流波形的影响。因此,选择适当的注入电压和励磁电压,以实现对初始转子位置的准确估计,并消除了极性检测过程。此外,还提出一种基于傅里叶级数的电流波形拟合方法,以补偿转子励磁磁链不稳定所带来的估计误差。得到了最适合拟合电流波形的3阶傅里叶级数。通过这些改进,该方法提高了转子初始位置估算的精度,具有良好的稳定性。最后,在实验室75kVA的WRSSG上对所提转子初始位置检测方法进行了实验验证。

一种随机干扰数据的快速抛物线拟合算法

提供一种干扰数据的抛物线波形拟合方法,利用该方法在对接收的数据进行抛物线波形拟合的过程中,无需进行复杂的逆矩阵计算,因而可以提高信号处理的效率,满足探测器对数据处理的实时性要求。

配电系统中的断路器故障分析方法研究

本文围绕配电系统中断路器的故障分析方法展开研究,旨在提高断路器故障检测的准确性和故障处理的效率。通过采样单元与互感器采集电流和电压数据,并利用数学算法进行数据波形拟合,生成电流和电压波形。通过分析波形特征信息,如幅值、脉宽和频率等,准确判定过压、欠压、过载、漏电、断相和短路等故障类型。故障判定条件设定预设的电压和电流阈值,通过实时监控数据变化,根据预设的故障延时启动跳闸单元断开电路。该方法通过详细的步骤和多重保护机制,可实现故障检测和处理的智能化,并显著提升配电系统的安全性和稳定性。

带限周期信号等间隔非同步采样的误差分析与解决措施

本文主要分析了等间隔非同步采样对带限周期信号幅值计算的影响,并提出两种解决措施。第一种是滤波法,即先进行滤波,再进行精准频率计算;第二种是重采样法,即先拟合出原始模拟差值信号,然后进行重采样,直流分量最小值对应的采样频率即为同步采样频率。两种方法均可以使非同步采样转变成同步采样,减小信号幅值计算误差。

考虑地形起伏和障碍体破裂的汶川地震强地面运动数值模拟

2008年5月12日四川汶川地区发生MW7.9地震,震中位置103.4°E,31.06°N.这次地震造成了以汶川、映秀为中心及其周边地域建筑物的严重破坏和人员的重大伤亡,且因为高山等地形复杂区域抢险救灾的艰巨性,为及时救援造成很大干扰.为更好理解地形因素对于强地面数值模拟结果的影响,建立了包含地形起伏影响及去除地形影响的两类模型.同时,依据震源破裂过程运动学反演结果,建立了包含障碍体破裂过程的震源滑动模型,实现断层分段、空间倾角以及滑移角的动态设定.基于动力学的地震动模拟方法,通过对地震波传播过程的数值计算和后处理分析,模拟由地震激发的区域强地面运动过程.结果显示:(1)强震动台站的断层距对地形效应具有放大或抑制作用,距离断层破裂带越近,地形效应越明显,反之,距离越远,则地形效应越微弱;(2)因为地形高差与障碍体的影响,地震造成的峰值可能出现在震中区域之外;(3)考虑地形影响模型的地表峰值速度(PGV)区域位于汶川与北川附近;而未考虑地形影响模型的PGV区域位于灌县—江油断层的后半段,处清平、安县附近;对汶川地震近实时强地面运动波场的模拟、峰值图谱的圈定及未来大地震强地面运动特征的预测都有重要指示意义.

用于海底目标识别与底质分类的多波束水体波形预处理

多波束水体数据是多波束系统获取的最原始数据,记录了波束从发射到接收整个过程全部的反向散射强度信息,可以为目标识别、水下栖息环境探测等提供重要的数据支撑。目前,针对多波束水体强度时间序列所表现的波形信息的处理及研究仍处于起步阶段,另外水体波形数据易受噪声影响,且存在明显的入射角效应问题,对此,本文提出了一种基于分区异构的多波束水体波形拟合算法。首先,根据不同波束入射角范围的水体波形特性,将水体数据划分为3个区域;然后利用不同函数(中央波束区域—双指数函数、漫反射区域—广义高斯与线性函数叠加、边缘波束区域—高斯与多项式叠加)分别对不同分区的反向散射强度波形进行拟合。采用台湾海峡的多波束水体数据进行验证,结果表明:不同分区拟合相关系数及拟合优度均达到0.95以上,相比简单函数拟合,均方根误差由3.39 dB降到1.5 dB以下,达到了较好的拟合效果,可为多波束水体目标识别和海底分类提供参考。

鄂尔多斯西南缘及邻区三维速度结构全波形反演

鄂尔多斯地块西南缘作为青藏高原东北缘扩张的最前端,获取其高精度三维速度结构对揭示地块间物质转移和相互作用机制有着重要的研究意义.本文收集并整理了677个流动台站上记录到的8个4.7级以上地震事件的数据,采用基于伴随谱元的全波形反演方法,获得了研究区内0~60 km的三维速度结构.模型成像结果表明,在鄂尔多斯地块低速沉积层下方的地壳相较于同一深度的地壳速度结构呈明显高速,上地幔速度结构连续.华南地块内部速度结构表现为古老克拉通稳定的岩石结构,但北部地壳并不具备相似特征.相较鄂尔多斯地块和华南地块,阿拉善地块内部壳幔速度结构要复杂得多.在北纬38°以北,鄂尔多斯地块内部部分地壳速度结构呈高速,上地幔呈低速,而地块南部地壳速度结构则具有相反的特征.地块内部的20 km处存在不连续分布的低速体表明,鄂尔多斯地块稳定克拉通的岩石结构发生了一定改变.此外,研究区内断裂附近对应有显著速度结构异常,这也为研究区深入开展深浅构造耦合研究提供有力的地震学成像约束.

基于LiDAR离散点云能量信息的针叶林叶面积指数反演方法

叶面积指数是森林的重要结构参数,对于研究与植被叶片相关的生物物理活动具有重要意义。为了提高针叶林叶面积指数的估测精度,以吉林省长春市净月潭国家森林公园为研究区,通过对小光斑激光雷达离散点云进行滤波分类处理、拟合波形数据,从中提取5个能量参数,分别用于估测针叶林样方的叶面积指数,通过分析得出I2预测模型最好,R=0.911,P=0.968。结果表明小光斑激光雷达离散点云的能量信息能够较好地估计针叶林的叶面积指数,未来应加大小光斑激光雷达能量参数的应用。

电压源换流器开关器件损耗建模

IGBT在电力电子装置中得到了大量应用,尤其是在高压大功率电压源换流器领域,而电压源换流器损耗分析一直是电力电子领域的一个研究热点。为了能对电压源换流器损耗进行精确分析,提出一种基于波形拟合理论的绝缘栅双极晶体管与二极管的损耗分析模型。建立的损耗模型充分考虑了电压源换流器不同开关里导通电流变化对于二极管反向恢复过程参数及损耗的影响,该模型还考虑了二极管与IGBT器件相互关系,器件电压、电流、结温变化对损耗的影响,特别计入了电流拖尾过程、电路杂散电感参数的影响。搭建了2.5kV输出Boost实验电路对该损耗模型进行验证,实验结果对比证明了该损耗模型的正确性和有效性。提出的损耗模型适用于电压源换流器型直流输电(voltage sourceconverter high voltage direct current,VSC-HVDC)、静止无功补偿器(static synchronous compensator,STATCON)、统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)等高压大功率应用场合的电压源换流器损耗分析。

IGBT模块的开关暂态模型及损耗分析

总结了绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块的功率管及反并联二极管开关暂态过程的主要特征,建立了相应的开关模型,并在此基础上得到了损耗分析模型。建立的开关模型充分考虑了导通电流对开关暂态过程的影响,利用该模型可准确再现任意一个开关周期的开关暂态电压、电流波形,为功率变换器的损耗分析奠定了基础。该模型不仅适用于DC/DC变换器,而且适用于相邻开关周期内开关管导通电流不相等的变换器,如AC/DC和DC/AC变换器。采用Simulink/Stateflow对开关暂态过程及损耗模型进行了仿真,仿真与实验结果对比证实了所提出的开关模型和损耗模型的正确性。