冲击地压多参量智能化监测分析及预警研究

针对张双楼煤矿冲击地压成因复杂、预警监测单一造成的预警准确率低的问题,基于冲击地压智能化预警平台,对张双楼煤矿冲击地压现状及监测预警效能进行分析。在智慧矿山理念背景下,以“应力场-能量震动场-变形场”为监测预警框架,从引发冲击地压的内因和外因两个维度出发,提出了以应力、震动波、钻屑量和地音值为参量的多参量监测预警方法,结合参量分析技术对冲击地压发生前各监测数据变化特征进行系统全面评价,为张双楼煤矿冲击地压预警与科学及时解危提供依据。现场应用结果表明,多参量监测预警方法的综合预警能力及准确度显著优于单一指标预警系统,为矿井安全开采和智能化矿井建设提供了参考借鉴价值。

基于零序特征参量差异的谐振接地系统熄弧时刻判别方法

在谐振接地系统中,熄弧时刻的准确判别对于接地故障的选线、消弧效果评估以及熄弧后暂态信息提取和利用具有指导意义。该文针对谐振接地系统单相接地故障,分析了故障点工频电流熄弧前后的故障电气特征,并利用母线零序电压和消弧线圈电流,通过求取其信号的一阶导数及其平方信号的二阶导数,构造两种特征参量。研究发现该特征参量在熄弧前为常数,熄弧后发生明显变化,据此可形成相应的熄弧时刻判别的基本判据。考虑到系统实际运行中各种因素的影响,在此基础上形成熄弧时刻判别的附加判据,从而最终提出基于零序特征参量差异的谐振接地系统熄弧时刻判别方法。通过Mat Lab/Simulink仿真和现场实测,验证了该熄弧时刻判别方法的有效性和准确性。

深部条带老采空区覆岩破坏多参量监测研究

针对深部条带老采空区覆岩移动变形问题,确定了裂隙发育、拉压应变、岩层物性等主要参量指标,采用钻孔电视法、分布式光纤感测法、井间电法CT、微震法构建了采空区覆岩“点-线-面-体”多参量监测模式;运用该监测模式对工程实例进行实测分析,获取了采空区覆岩全方位、多层次的移动破坏特征,得出覆岩裂隙多集中在465 m以下,少量空洞位于垮落带及煤柱上方靠近采空区侧,煤柱塑性区范围约8 m的结论,综合判定采空区覆岩结构可在长时间内保持相对稳定。结果表明:“点-线-面-体”多参量监测模式在内容上能够有效涵盖条带采空区覆岩移动变形的各参量指标,时空上可实现点(静态)、线(动态)、面(静态)、体(动态)相互结合的全过程监测,监测结果间能相互验证,可满足深部条带采空区覆岩移动变形监测要求。

川西高原和攀西地区不同级别短时强降水环境参量特征对比分析

利用2010—2021年5—9月川西高原和攀西地区62个国家级自动站逐小时观测资料及时间分辨率为1 h的ERA5再分析资料,对比分析了两区域不同级别短时强降水发生发展过程中水汽、热力和垂直风切变等环境参量特征。结果表明:川西高原和攀西地区短时强降水主要集中在6—8月,午后至前半夜是川西高原短时强降水的高发时段,攀西地区则表现出明显的夜雨特征。就川西高原而言,较好的水汽、热力条件和较强的垂直风切变、上升运动均有利于高级别短时强降水的产生;不同级别短时强降水的CAPE值差异显著,1100 J·kg^(−1)可作为判断是否出现20 mm·h^(−1)以上短时强降水的参考阈值。就攀西地区而言,不同级别短时强降水在暖云层厚度、700 hPa比湿、700 hPa假相当位温、CAPE、0~3 km垂直风切变等环境参量的值域分布上均存在明显差异;当700 hPa比湿大于13 g·kg^(−1)、CPAE值超过1100 J·kg^(−1)、0~3 km垂直风切变达到10 m·s^(−1)时,极易出现50 mm·h^(−1)以上的短时强降水。

地面沉降钻孔全断面光纤多参量精细化监测——以杭州萧山区山末址村为例

为了科学防控地面沉降,文章以杭州萧山区山末址村地面沉降重点区为研究对象,在系统分析其地面沉降成因机理的基础上,建立了钻孔全断面光纤多参量地面沉降自动化监测示范点,识别了不同深度土层的沉降变化特征和主要沉降层位,探究了弱透水层与含水砂层在不同水位变化模式下的变形特征。结果表明:①示范点处当前主要沉降层位集中在第二弱透水层和第I2承压含水层,平均沉降量占比分别为29.59%和33.21%,且有增大的趋势;②监测期内随着地下水位的持续回升,第I2承压含水层主要表现为弹性变形,且存在较小的残余变形;③第二弱透水层变形明显滞后于孔隙水压力的变化,具有塑性变形和蠕变的特点。实践表明,建立的监测示范点能够准确获取地面沉降发育过程中高精度的多参量数据,可为地面沉降的机理研究和模型预测提供数据支撑。

C波段双偏振天气雷达偏振参量标准差分析与改进

标准偏差分析方法是有效评估雷达数据质量的关键。本文采用标准差分析法对C波段双极化雷达偏振参数进行了深入分析,以找出主要影响因素并优化参数配置。通过观测实验考察了典型天气过程中极化参数标准差的改善效果。结果表明:现有观测模式对C波段偏振参数的精度较低,并且不同仰角之间存在显著精度差异。其中,在1.5°仰角处,极化参数数据的精度高于0.5°仰角处。驻留时间、脉冲重复频率和脉冲数直接影响C波段双线极化雷达极化参数的标准差。通过优化脉冲重复频率和脉冲数,在不改变观测模式的情况下,提高了在相同停留时间内偏振标准差的精度。对两个典型天气过程中极化参数标准差的分析表明,在进行参数优化之前,冰雹过程中极化标准差普遍高于强降水事件;然而,在改进后,强降水事件中极化标准差精度通常优于冰雹事件。经过改进后的观测模式在一定程度上提升了C波段双极化雷达偏振参数数据的精确性。

散斑场的随机波数及其参量非线性效应

散斑光场在非线性领域有特别的作用,它可用于抑制强光条件下的非线性过程.为了深入了解散斑的参量非线性作用机制,引入了具有波数失配的耦合波方程,讨论了方程的解,波数或位相匹配条件,波数不完全匹配时的增益阈值条件,以及完整解的待定系数.待定系数由边界场决定,如果边界的三个非线性波的复振幅都不为零,还存在边界位相匹配条件,满足该条件的待定系数最大.散斑光场的波数随机起伏,需要分段处理,这种波数随机起伏还会破坏边界位相匹配条件,从而抑制非线性增益.理论研究和数值计算的结果一致表明了散斑对受激布里渊散射参量过程的抑制作用.

参量共振单摆的理论与实验研究

为了将参量共振引入基础物理实验教学,搭建了参量驱动单摆实验系统,并从理论和实验上研究了平衡点附近的运动.理论上,利用微扰方法计算了轨道的一般形式,在此基础上确定了参量共振带的边界,并得到了轨道特征量与驱动参量(频率与幅度)的依赖关系.实验上,利用2个一维激光位移传感器组装成二维位移传感器,实现了单摆轨迹的实时测量.在参量共振带内,测量了不同驱动频率下的轨道发散指数和振子-驱动相位差;在参量共振带的中心,测量了发散指数与驱动幅度之间的关系;在参量共振带的外边缘,测量了轨道包络的拍频和调制深度与驱动频率的关系.所有测量结果都与一阶微扰计算符合良好.

光学参量放大器辅助的复合腔磁系统中磁力诱导透明及快慢光效应

提出了一种含有光学参量放大器的复合腔磁系统。利用系统海森堡-郎之万演化方程和输入-输出关系研究了磁力诱导透明和快慢光效应。数值计算表明:当腔磁系统考虑磁振子-声子耦合时,出现双重透明窗口。磁振子-声子之间的耦合强度增强,透明窗口宽度变宽,深度加深。在系统中调控光学参量放大器的增益,吸收光谱在共振频率两侧出现不对称现象,吸收谱曲线的峰值随光学参量放大器增益的增加而变大。通过调节腔磁耦合强度,改变了吸收光谱和色散光谱的传输特性。此外,探测场的传输速率依赖于光学参量放大器的增益。腔磁系统的快慢光效应及其切换通过调控光学参量放大器得以实现。该研究结果可为量子光学操纵和量子信息存储的研究提供参考。

桥梁缆索智能监测多参量光纤传感器及其封装保护技术

本文介绍了一种可直接植入缆索结构内部,实现缆索温度、湿度和应变多参量同步监测的新型光纤传感器。采用飞秒光纤光栅无损刻写技术制作缆索监测传感光纤,大幅提升了传感器耐久性。研发了基于聚酰亚胺套管的增敏型湿度传感器,大幅提升传感器测量灵敏度。提出了基于螺旋铠装+不锈钢套管的双层光纤传感器封装保护方案。研究了传感光纤从缆索锚头区域引出工艺,并开展了缆索试验研究,验证了本文研发的缆索监测多参量光纤传感器在实际缆索样品应用中的效果。

交流电压下油纸绝缘放电发展过程中电-磁-声特征参量的变化规律

沿面放电是变压器油纸绝缘结构最严重的放电故障类型之一。为了准确获取交流电压下油纸绝缘沿面放电发展过程中特征参量的变化规律,搭建了沿面放电发展过程模拟试验平台并建立了1套能够满足对放电发展过程中电、磁、声这3种物理量同步在线监测需求的测量系统。在此基础上,提取沿面放电发展过程中多物理参量的典型特征,通过对特征参量全过程幅值变化规律的分析对放电过程进行阶段划分,并给出相应的阶段特征及机理概述。试验结果表明,通过分析多参量典型特征及变化规律可以将沿面放电发展过程划分为4个阶段:微小能量放电阶段、低能量放电阶段、高能量放电阶段、临近击穿阶段,阶段特征与电荷分布及绝缘材料耐受强度有关。相比常规单参量监测手段,多参量同步检测方法为变压器沿面故障诊断和及时预警提供了更可靠准确的参考依据。

基于多维参量分布式光纤传感的架空输电线路覆冰监测技术

对比总结了典型DOFS技术的基本原理与系统结构,对现有输电线路覆冰监测技术发展现状进行介绍。在此基础上提出了一种多维参量分布式光纤传感技术,能够实现对线路的应变、温度、振动、衰耗等状态参数进行分布式的实时监测。与现有的单参量、双参量传感监测方案相比,使用多维参量方案对线路进行融合感知,可以有效提高监测的准确度,降低误判率、误报率,为输电线路的安全稳定运行提供重要保障。

少模光纤光栅温度和应变双参量传感研究

【目的】针对光纤布拉格光栅(FBG)传感时温度和应变的交叉敏感问题,文章对少模光纤(FMF)-FBG各个模式温度和应变的响应特性进行了研究,提出了一种四模FBG的温度和应变双参量传感器。【方法】FMF内可以同时传输基模和少数几个高阶模,兼顾单模光纤(SMF)低模式色散和多模光纤低非线性的优势,可以同时用于多个物理量的传感。通过分析FMF-FBG中LP 01模式在不同温度下应变的光功率灵敏度的不同,结合该模式下波长与温度和应变都有良好的线性度,从而实现了FMF-FBG的温度和应变双参量传感。【结果】研究结果表明,文章所提传感器可以较好地解决FBG传感时温度和应变的交叉敏感问题。【结论】相比于SMF-FBG,FMF-FBG同时拥有几个不同模式的反射峰,不仅可以解决温度和应变的交叉敏感问题,还可以大大提高传感的精度和稳定性,在新型传感领域有着很好的应用前景。

基于协同学序参量的京津冀职业教育协同发展实证研究——以高等职业教育为例

职业教育协同发展是京津冀协同发展的重要组成部分,三地职业教育虽不断探索协同的有效路径,但仍存在较大差距。哪些关键因素制约了职业教育的协同发展?如何降低职业教育协同的复杂性?基于协同学序参量的概念,明晰京津冀职业教育协同发展序参量的内涵,构建影响京津冀高等职业教育协同的状态参量体系,利用必要条件分析法(NCA),从实证视角甄别京津冀三地职业教育协同发展序参量,通过控制序参量以达到简化职业教育协同发展复杂性的目的。研究发现:人力投入水平是京津冀三地职业教育共同的序参量,且处于极高影响水平。北京市与天津市更需要注重政策制定和职业教育协同网络的构建。不同省市、不同水平高职院校的主导序参量不同,北京市需加强中部职业院校发展能力提升,强化师资建设;天津市需加强顶部职业院校发展能力提升,强化职业教育协同网络构建;河北省需加强底部职业院校发展能力提升,着重提高财政投入。研究结论不仅有助于理解如何通过控制序参量有效提升职业教育协同效率,而且可为京津冀三地政府及职业院校提供决策依据。

基于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4μm中红外脉冲串激光器

本文报道了一种台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的3.4μm中红外脉冲串激光器.建立了基频台阶声光调Q理论模型,模拟了不同台阶调Q间隔时光子数密度随时间变化趋势,获得了台阶信号最优触发时间,确定了台阶声光调Q获得脉冲串激光输出的可能性.根据理论模拟设计台阶信号触发时间,并应用于台阶声光调Q外腔泵浦MgO:PPLN光参量振荡器的中红外脉冲串激光器实验中,在每个重复周期内声光Q开关分三次开启,获得了单脉冲包络含三个子脉冲的3.4μm中红外脉冲串激光输出.脉冲包络内子脉冲间隔为5μs,最窄脉宽为12.8 ns,脉冲包络重频为20 kHz,理论和是实验中均发现脉冲包络内子脉冲宽度逐渐增大.在最大平均输出功率为1.08 W时,1064 nm基频光与3.4μm参量光的光-光转换效率为10.05%,光束质量因子M 2为2.01.

小型化相控参量阵声呐发射系统设计与实现

针对相控参量阵声呐发射系统体积和质量大,难以搭载于水下小平台使用的问题,重点研究相控参量阵声呐发射系统的小型化、高集成度设计技术,设计并实现一种小型相控参量阵声呐发射系统。首先,基于发明问题解决理论中的剪裁思想,简化设计D类发射机功率放大电路的结构,减小多通道发射系统的体积。其次,联合磁芯几何常数法和脉冲变压器设计技术设计微型变压器,减小变压器体积的同时提升系统功率密度。与传统设计方法相比,系统电路整体体积缩小了24.6%,功率密度提升了27.3%。实测相控角度误差不超过0.3◦,参量阵原频声源级可达236.7 dB,差频声源级可达200.5 dB,以小型化发射系统实现了相控参量阵的精准相控发射和高原频声源级输出。

考虑裂尖不同塑性状态的工业纯钛断裂参量与疲劳裂纹扩展速率模型

考虑到裂尖不同程度的塑性变形,选择合适的断裂参量并准确预测疲劳裂纹扩展速率是一项非常重要的任务。采用4种不同疲劳加载条件,通过理论计算与实验分析探究了裂纹尖端断裂参量与疲劳裂纹扩展速率之间的关联,最后通过公式与参数拟合对疲劳裂纹扩展速率预测提供合适的模型。结果表明,随着载荷比和载荷幅的提高,ΔK表征疲劳裂纹扩展逐渐失去了其合理性和有效性。裂纹扩展前期,高载荷比裂纹扩展阻力更大。在裂纹扩展后期,高、低载荷比裂纹扩展阻力差距在缩小。在所有讨论的断裂参量中,ΔJ′_(ac)是适合工业纯钛疲劳裂纹扩展的断裂参量,在此基础上提出了相应的疲劳裂纹扩展速率预测模型。

磁共振弹性成像横观各向同性模型参量估计

目的磁共振弹性成像(MRE)技术能够无创测量人体软组织的力学特性。尽管目前研究多集中于各向同性模型,但针对脑白质和肌肉等横观各向同性组织,尚缺乏高效的参数估计方法。本研究采用行波分解模型,为横观各向同性弹性模型提供了一种新的闭式解析解,并在仿真和实验中验证了其有效性。方法从行波分解模型出发,结合横观各向同性模型中波的偏振和波速与传播方向以及纤维方向的关系,获得了横观各向同性参数和波场以及纤维方向的直接关系,并得到参数的直接解析解。并设计了前置低通滤波器做预处理,以及多频率多测量的融合,最终得到稳定的横观各向同性参数估计方法。结果本文通过异质性仿真实验验证了算法在参数估计和异质性结构识别的准确性。牛肉弹性成像和动态流变测试进一步证实了算法的可靠性,本方法结果与离体测试结果相符。在人脑磁共振弹性成像中,该方法准确恢复了白质区域的力学参数分布。结论本研究从行波分解的角度出发,提出了一种快速准确的横观各向同性弹性模型反演方法。仿真和实验验证表明,该方法能够有效估计异质性复杂纤维组织的各向异性力学参数,为深入理解生物组织的力学特性及相应疾病的监测提供了新的视角和工具。

胶东大尹格庄金矿田构造物理化学参量急变带成矿特征

在金属内生矿矿田地质研究中,构造变形岩相既能反映矿田形成的构造应力场特征,又能揭示其地球化学特征和物理化学条件。胶东金矿集中区在全球金矿中独具特色,其金矿储量规模位居世界第三,大尹格庄金矿田是区内特大型金矿田之一。在矿田构造蚀变岩相研究基础上,厘清矿田成矿构造物理化学参量之间的关系,探讨构造作用通过影响矿田成矿物理化学条件驱动金成矿作用问题显得尤为必要。本文选取代表成矿流体成分、温压、性质和成矿构造等条件的构造物理化学参量,采用因子分析法,探讨矿田构造成岩成矿问题。结果显示:流体包裹体成分CO_(2)/H_(2) O、酸碱度(pH)、氧逸度(lgfO_(2))、构造附加静水压力(Ps)、流体包裹体均一温度以及流体包裹体最小压力(Pmin)等参量代表的构造物理化学条件对成矿的影响较大,CO_(2)/H_(2)O、lgfO_(2)、Ps、均一温度、Pmin所代表的成矿流体成分、性质、温压条件及构造作用的影响是正相关的,而pH影响是负相关的;矿田黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带和强钾长石化花岗岩带中,构造附加静水压力(Ps)、流体包裹体成分CO_(2)/H_(2) O、氧逸度(lgfO_(2))、流体包裹体最小压力(Pmin)和均一温度均依次呈现先升高再降低的趋势。流体包裹体成分Na^(+)/K^(+)、F^(-)/Cl^(-)参量代表的成矿物理化学条件对于成矿的影响是负相关的,在黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带和强钾长石化花岗岩带中,F^(-)/Cl^(-)依次呈现逐渐降低的趋势,Na^(+)/K^(+)则依次呈现逐渐增大的趋势。构造附加静水压力(Ps)能够促使成矿流体从Ps较高的部位向较低的部位运移并沉淀成矿。构造物理化学参量的高低值之间存在构造物理化学界面,金矿体主要位于界面的构造应力松弛部位。

冰雹天气的环境参量及预报模型

利用1959—2021年内蒙古119个国家站的冰雹观测记录与ERA5再分析数据,对比分析冰雹与非冰雹层结、水汽、特殊温度层高度、垂直风切变及云微观物理量的差异,建立冰雹预报模型,为冰雹的潜势预报提供客观定量的依据。结果表明:冰雹、非冰雹K指数、假相当位温差、垂直风切变、比湿及云微观结构差异不显著。总指数(TT)>50℃,850 hPa与500 hPa温度差≥28.4℃,大气可降水量≤24 mm,-20℃层高度<7.05 km,-20℃距0℃高度≤3.15 km,以上环境参量阈值可以判别超过70%的冰雹样本,同时,反向条件能判别超过70%的非冰雹样本。基于环境参量的分析,采用Fisher判别方法,利用TT、850 hPa与500 hPa温度差、-20℃距0℃高度、大气可降水量建立冰雹预报模型,模型判别准确率超过80%。