A Comparative Study of Amplitude and Timing Estimation in Experimental Particle Physics using Monte Carlo Simulation

Optimal detection of liquid ionization calorimeter signal in experimental particle physics is considered. A few linear and nonlinear approaches for amplitude and arrival time estimation based on the χ2 function are compared in simulation considering the noise sample correlation introduced by the analog pulse shaper. The estimation bias of the first-order approximation, a.k.a linear optimal filtering, is studied and contrasted to those of the second-order as well as the exhaustive search. A gradient-descent technique is presented as an alternative to the exhaustive search with significantly reduced search time and computation complexity. Results from various pulse shapers including the CR-RC2, CR-RC3, and CR2-RC2 are also compared.

梯度应力对红砂岩应力波传播特性的影响研究

地下工程岩体开挖卸载后,围岩体承受的地应力随空间位置呈梯度形式变化。梯度地应力导致岩石的波阻抗呈梯度形式变化,进而影响应力波传播衰减特性。为研究梯度地应力对岩石应力波传播特性的影响,利用自主研发的具有梯度静应力岩石应力波传播试验系统,对红砂岩长试件进行了9种应力梯度工况下的应力波传播试验。通过分析岩石应力波传播速度、波阻抗随应力梯度的变化规律,构建应力波幅值与传播距离、传播时间和应力梯度之间的经验模型,探索梯度应力影响红砂岩应力波传播衰减的机制。结果表明,相同应力梯度工况下,随传播距离增加,应力波形状变化较小,但幅值逐渐减小。随应力梯度增大,岩石各测点区段内应力波传播速度、波阻抗均增大,但增大速率逐渐减缓,相邻测点区段波阻抗差值比先快速增大,后缓慢减小。随传播距离和传播时间增加,应力波幅值均呈指数形式减小;随应力梯度增大,时空衰减系数均呈先快速增大,后缓慢减小趋势变化。随应力梯度增大,相同测点应力波幅值先快速减小,后缓慢变化,在低应力梯度阶段,距离自由端越远的测点幅值衰减速率越快。

脉冲来流和激波作用下的涡轮流场

船用柴油机的工作特点使得废气涡轮增压器的进口气流出现周期性脉动特征,在脉冲来流和激波作用下涡轮的流场呈现复杂的非定常性。采用数值计算方法研究涡轮内激波的发展过程以及脉冲振幅和频率对涡轮性能的影响,结果表明:在脉冲振幅增大时,涡轮转静交界面附近的流动损失经历了尾迹、附面层、激波依次占主导的变化过程;当脉冲系数增大为0.7时,涡轮效率相比均匀来流降低了13.2%;在脉冲频率增大到15 Hz时,叶轮叶片50%叶高处的时均载荷分布趋近于均匀来流,涡轮效率下降了7.4%。可见,脉冲振幅和频率的增大加剧了流动损失,进而导致涡轮效率降低。

基于NSCT域平均梯度能量驱动红外与可见光图像融合算法

针对红外与可见光图像融合造成的成像边缘存在模糊区域问题,提出一种基于非下采样轮廓波变换(Nonsubsampled Contourlet, NSCT)域平均梯度能量驱动的红外图像(IFR)与可见光图像(VBI)融合算法,首先对IFR和VBI分别进行NSCT变换,得到低频、中频、高频子带系数,低频融合采用平均梯度能量(Average Gradient Energy, AVGE)取最大的方法进行融合,中频融合采用空间频率(Spatial Frequency, STF)取最大值进行融合,高频提出了一种平均梯度能量驱动脉冲耦合神经网络(Average Gradient Energy Pulse Coupled Neural Network, AVGE-PCNN)的融合方法进行融合,采用逆非下采样轮廓波变换(Inverse Nonsubsampled Contourlet Transform, INSCT)得到最终融合图像,实验采用三组不同场景的IFR和VSI图像进行融合处理。通过对比实验证明,提出的融合方法在改善图像边缘模糊方面效果良好,主观评估和客观评价均优于DWT、DTCWT、NSCT算法。

脉冲波作用下地层流体渗流规律研究

通过对脉冲波作用下地层流体在地层中传播的动力学机理的研究,结合波动力学理论,建立了脉冲波作用下地层流体的渗流方程.假设脉冲波作用下地层流体速度是地层流体原来的流速与n次脉冲波作用下振动速度的叠加,得到了脉冲波作用下地层流体的流速方程.结合实例分析了距离、时间、脉冲频率和脉冲振幅对渗流速度的影响.随着距离增大,渗流速度的振幅逐渐减小,直至为零;随着频率的增大,渗流速度的振幅开始逐渐减小,而后又变大;随着脉冲振幅的增大,各点的流速振幅逐渐增大.建立波动条件下的渗流方程可以从理论上了解不同参数对渗流速度的影响,为脉冲波采油技术在现场的应用提供理论依据.

HTI介质中的反射纵波方位属性

利用横波响应进行裂缝性各向异性介质的检测在实际应用中取得了很好的效果,但技术复杂、成本较高使该方法的广泛使用受到限制,而纵波资料采集和处理技术的精细有效保持了纵波的各种属性,这为直接利用纵波资料进行裂缝检测创造了条件.地下垂直定向裂缝通常用HTI介质模型来描述,为此,本文利用射线追踪和反射率法计算了层状各向同性介质背景下的HTI介质顶、底界面的反射纵波旅行时和反射系数,并分析了这些属性随观测方位的变化规律.研究表明,HTI介质底界面反射纵波旅行时和HTI介质顶界面反射系数表现出了明显的方位各向异性;旅行时、振幅和AVO梯度属性均在0°测方位和90°观测方位上存在最大差异,可以用多种属性联合来精确判定裂缝的发育方向.

基于ADTD系统的雷电流波头陡度频率分布特征

通过对ADTD闪电定位系统2006 2008年在重庆地区监测的729598次闪电进行统计,重点分析雷电流陡度的频率分布特征。结果表明:雷电流波头陡度及其频率随极性不同而差异较大,正闪陡度明显大于负闪陡度,而同陡度负闪频率却显著大于正闪;雷电流幅值与陡度相关系数为+0.613;采用电力行业标准DL/T620推荐波头时间反推得到的雷电流陡度和采用Ciger推荐公式计算得到的雷电流陡度的概率分布特征与统计特征差异较大。在此基础上分析了ADTD系统获取雷电流陡度资料的局限性,为合理选取雷电流陡度参数提供理论依据。

区域海拔高度对云地闪电参数分布的影响

为进一步研究雷电参数随海拔高度的分布特征,为雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考,根据湖北省雷电定位系统(lightning location system, LLS)2007年1月至2017年12月监测资料,采用数理统计方法,对不同海拔高度的频次、极性、雷电流幅值和波前陡度等参数进行了统计分析。结果表明:负地闪和总地闪频次随海拔高度增加呈线性减少,海拔2 700 m的地闪频次约是300 m处的1/3,正地闪频次随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔800 m处相对最少。海拔在800~2 700 m时,正地闪比例随海拔高度增加而明显增加,2 700 m处的正地闪比例约是800 m处的3.7倍。负地闪和总地闪中值雷电流幅值随海拔高度变化大致呈"V"字形,海拔1 500 m时,负地闪和总地闪中值雷电流幅值相对最小。海拔1 200~1 700 m的高山,负地闪和总地闪≤20 kA的小雷电流幅值比例较高,是海拔200 m处的2倍以上;海拔1 500 m以上的高山地区,大于100 kA大雷电流幅值平均比例大于低山丘陵和平原地区。正地闪、负地闪和总地闪平均雷电流波前陡度随高度增加呈自然对数减少。上述研究表明:海拔1 500 m以上的中高山地区的大雷电流幅值所引起的反击概率大于岗地和平原地区,在1 200~1 700 m的高山地区,小雷电流绕击相对较高。相对于中高山地区,低山丘陵和平原地区的雷电电磁感应的危害性相对较大。

高速列车明线会车压力波波幅研究

采用移动网格原理对列车明线交会的空气动力学特性进行了数值模拟.修正了Steinheur经验公式,并给出了等速交会的列车表面压力波波幅的新计算公式.研究表明:交会列车低速时对应的压力波幅值小于高速时的幅值;波幅与交会速度、交会侧间距和监测点的高度有关,并近似与列车运行速度的平方成正比;交会侧间距越小,波幅越大;在其他条件不变的情况下,交会侧间距比高度对压力波幅的影响大.

用于级联型多电平变换器的新型脉宽调制方法

提出一种用于级联型多电平变换器的新型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)方法,即将单个三角载波信号与多个梯形波调制信号进行规则对称采样。推导了梯形波边坡角与输出基波幅值和谐波含量的关系。与其他常用的PWM方法相比,该方法调制下的输出基波幅值更高,在选取适当的边坡角后,输出波形的谐波特性非常好。以5电平和13电平级联型多电平变换器为控制对象,对所提出的PWM方法进行了仿真验证,证明其在输出电压幅值和谐波特性方面具有优良的性能。

雷电流陡度与幅值的相关性初探

用改进型磁钢式雷电流陡度仪于1983～1987年在浙江省共实测得雷击塔顶20个陡度数据，雷击档内向两边分流的入塔电流98个陡度值，它们各自与其幅值的相关系数分别为＋0．51与＋0．75，正紧密相关，因此可将雷电流的波头时间τ1粗略地看成常数，DL／T620—1997标准中取n=2．6μs。据此，根据雷电流幅值累积概率分布公式lgP=-I／88，反推得出浙江电网雷电流陡度的累积概率分布式。

基于容积脉搏波振幅梯度的血压检测法的研究

提出了基于容积脉搏波振幅梯度的血压检测方法,并开发了相应的检测系统,进行了原理测试和对比实验。首先,对三名实验者进行了验证性实验,确认了系统的稳定性;其次,以水银式血压检测法作为对比方法,进行了基于容积脉搏波振幅梯度的血压检测法的对比实验,实验结果表明两种血压检测法具有良好的直线相关性;最后,用Bland-Altman图进行分析,结果表明收缩压和舒张压均有94%以上的实验结果分布在95%置信区间的范围之内,说明两种测量方法具有良好的一致性。基于容积脉搏波振幅梯度的血压检测法与水银式血压检测法具有大致相同的检测精度,本研究提出的新的血压检测法对间歇式血压检测是有效的。

一种识别Duffing非线性系统刚度的新方法

振动响应的频率变化与位移、速度、振幅息息相关,基于非线性振动系统的这一主要特征提出一种新的识别Duffing非线性系统刚度的方法。该方法首先通过Lindestedt-Poincaré法建立Duffing非线性系统瞬时幅值与瞬时频率的关系式,然后分别采用Hilbert变换和最大坡度法提取非线性系统响应的瞬时幅值和瞬时频率。在此基础上,应用最小二乘优化算法识别非线性系统的线性和立方体刚度。通过一个Duffing非线性系统数值算例对所提出的新方法进行验证,结果表明:即使在信号被噪声干扰的情况下,该方法仍然能够有效识别Duffing非线性系统的刚度。

脉冲热源激励金属板材缺陷的红外热波检测

以含有盲孔缺陷的金属板材试件为研究对象,在闪光灯脉冲热源激励下对试件内部热流的传递过程进行了有限元仿真。在检测参数和分析参数给定条件下,利用脉冲红外热波检测系统测得试件表面最大对比度原始热图,应用FFT变换方法分析了原始热图序列的幅值图和相位图。结果表明,试件表面的最大温差越大,缺陷越容易检测,幅值图的信噪比较大而相位图的探测深度较深。该方法提高了脉冲红外热波检测技术的探测能力。

脉冲筛板塔三相萃取棉仁一步获得棉油和无毒粕(Ⅰ)——脉冲振幅、频率和波形对萃取的影响

根据塔安全操作曲线选择相应的总流量和脉冲强度 ,以棉籽为处理对象 ,对影响萃取效率的脉冲频率和脉冲振幅进行优化实验 ,发现 3 0mm振幅与对应的脉冲频率最有利于萃取 ,同时发现脉冲波形的变化 ,对萃取效率影响不大。

基于LabVIEW伏安型电子舌系统激励信号源的设计与实现

伏安型电子舌系统最大优点是测量方法的多样性,它主要靠激励信号的多样性来实现;但是伏安型电子舌系统所需的大部分激励信号在电化学工作站中无法实现;文章利用虚拟仪器技术,采用数据采集卡USB-6008结合LabVIEW软件,针对伏安型电子舌系统的需求,设计一种多功能的激励信号发生器,主要实现了电压范围0～0.5V,步进电压0.1V,频率分别为1Hz、10Hz和100Hz的复频调幅脉冲;电压范围0～0.8V,步进为0.1V的大幅脉冲、小幅脉冲、阶梯波脉冲和电压范围为0～1.2V的三角波;详细论述了不同波形产生和实现过程;测试结果显示：该激励信号发生器产生的波形稳定,方式灵活,适应于便携式伏安型电子舌测试系统。

晶闸管变流设备电源精确过零检测技术

研究低压交变电压过零脉冲的生成电路在于克服相关专利技术因采用降压变压器、整流或光耦器件、较复杂电子电路等,而使得电路在过零检测的精确性等方面存在的不足。通过分析设计交变电压过零检测环节、微分环节、脉冲整形和输出环节等,采用自建电路并检测各环节波形,可知电路过零脉冲误差低于0.5μs,功耗低于9.4 m W。故与现有技术相比电路具有诸多优点,可应用于晶闸管变流设备的定相和触发控制、交流电源的检测等方面。

声波测井资料弱初至波检测新方法

提出一种基于对波形包络信号进行统计分析的初至波检测新方法．该方法利用信号道大、小时窗内波形包络能量的比值变化来检测初至信号．实际资料试处理结果表明，对多层套管井全波资料和裂缝地层环行声波资料进行处理时，取０．２～０．４倍脉冲极值作为门槛值可检测到各种弱初至波。

高速电机中频变频器的电路设计

中频变频器用于内圆磨床高速磨头电机的驱动。该中频变频器是一种直流电压斩波控制型变频装置,调压和调频两个环节同时受控于主令电压,实现U/f通调,两者在控制上配合较好。变频器启动电路中采用函数信号发生器,在PWM脉冲列产生电路中采用了V/f转换电路,f/V转换电路和频率PI调节器电路等,在PWM信号形成电路中使用了六分频环计及双对偶与/或选择门电路,设计成150°导通型的方波逆变器。该中频变频器已在轴承行业的磨床中大量应用。

平面脉冲声波在多孔介质中传播的频移

利用传递函数，得到了平面脉冲声波在传播过程中任意位置处频谱的计算方法，用这种方法可以评价脉冲声波的主频偏移程度。给出了多孔介质中脉冲快纵波主频偏移的数值计算实例。计算结果表明，在一个有限的频带内，介质的声衰减与频率近似成线性关系，脉冲声波的主频偏移与介质的衰减、场点距声源的距离呈正比。