基于BWO优化VMD联合小波阈值的管道泄漏次声波去噪方法

管道泄漏次声波信号中的干扰噪声影响管道泄漏定位的精准度。提出了一种基于白鲸优化算法(BWO)优化变分模态分解(VMD)联合小波阈值(WT)的管道泄漏次声波去噪方法。针对VMD算法中分解层数K和惩罚因子α的取值对信号分解结果影响较大,利用白鲸优化算法(BWO)对VMD分解的两关键参数进行寻优,获得最优参数组合[K、α],并利用优化后的参数对次声波信号进行VMD分解,获得一系列本征模函数(IMF)分量。通过计算各IMF分量的相关系数来区分噪声IMF分量和有效IMF分量,引入一种改进的小波阈值函数对有效的IMF分量进行去噪处理,再重构去噪后各有效IMF分量,得到去噪后的管道泄漏次声波信号。通过仿真实验,将所提方法与灰狼优化算法(GWO)优化VMD联合小波阈值和麻雀搜索算法(SSA)优化VMD联合小波阈值两种方法对比,所提方法去噪后信号的信噪比分别提高了1.27%、2.01%,表明所提方法的去噪效果具有一定的优越性,为后续管道泄漏计算定位奠定了良好的基础。

基于BWO连续太赫兹波成像系统的无损检测

介绍了一种基于返波管(BWO)的太赫兹波成像系统。BWO连续太赫兹波成像是一种新的无损检测方法。实验过程中把样品放在X-Z二维电控平移台上进行扫描成像,透过样品的太赫兹波强度信息由热释电探测器接收,然后经过电脑成像。给出了应用0.71 THz的连续太赫兹波对打孔铝板、公交卡、校园卡的内部结构和对隐藏在信封内硬币等物体和信封内纸片上的铅字迹的成像实验研究事例,并且测知该系统能够分辨出直径最小为1.5 mm的小孔。这项工作揭示了使用BWO连续太赫兹波成像系统在无损检测和安全检查领域是有效的。

BWO连续太赫兹波成像检测

返波管(BWO)连续太赫兹波成像方法是一种新的无损检测方法。实验过程中把样品放在X-Z二维电控平移台上进行扫描成像,透过样品的太赫兹波强度信息由热释电探测器接收,再经由电脑成像。给出了应用0.71 THz的连续太赫兹波对打孔铝板、公交卡、校园卡的内部结构和对隐藏在信封内的硬币等物体和信封内纸片上的铅字迹的成像实验研究事例,并且测知该系统能够分辨出最小直径为1.5 mm的小孔。并且对成像图像进行了数字图像处理,结论表明,优化处理后的图像更加直观明显,提高了连续波成像的应用能力.揭示了BWO连续太赫兹波成像系统在无损检测和安检领域是实际有效的。

一种基于BWO的太赫兹波透射式检测系统设计

搭建了以BWO(返波振荡器)为辐射源的透射式光路太赫兹检测系统,设计搭建了差分式的光路,并使用两个锁相放大器,完成了整个系统参数的配合及优化工作,使用VC++.Net编译环境,采用多线程技术完成了对双锁相放大器的同步数据采集,操作方便,旨在为今后的太赫兹波传感器研究工作奠定基础。

基于BWO-ELM算法与VR-GIS技术的电力光缆故障诊断及定位研究

针对目前电力光缆故障模式识别精度低和故障点定位误差大的问题,提出一种基于BWO-ELM算法与VR-GIS系统的电力光缆故障诊断及定位方法,首先利用白鲸优化算法(BWO)优化极限学习机(ELM)初始参数,构建BWO-ELM多分类OTDR曲线分析的故障模式识别方法,获取光纤故障点的直线距离与类型,为故障定位奠定基础;其次,提出基于VR-GIS的光缆故障精确定位方法将光纤故障点的直线距离转换为光缆距离,并与实际地理位置匹配,得到实际故障点的坐标,同时直观展示于VR-GIS系统;最后通过仿真实验来验证所提方法的应用效果,结果表明所提方法故障模式识别精度约为98.66%,故障定位误差在±3 m上下浮动,平均误差为1.481%,较其他识别模型和故障定位方法具有较高的性能与准确率。

基于VMD能量权重法与BWO-SVM的铣刀磨损状态监测

针对铣刀磨损状态监测中信号噪声大、监测效率低等问题,提出了一种基于能量权重法的变分模态分解(VMD)与黑寡妇(BWO)-支持向量机(SVM)的铣刀磨损状态监测方法。首先,运用VMD将铣削时产生的振动信号分解成若干固有模态函数(IMF)分量,并通过能量加权合成峭度指标自适应提取出了包含磨损状态特征的IMF分量,并进行了信号重构,对重构信号进行了特征提取;然后,利用BWO算法优化SVM的参数,构建了BWO-SVM铣刀磨损状态监测模型;最后,为了验证上述方法的有效性,以某公司真实加工现场的PHM Society 2010铣刀全寿命周期的振动数据进行了实验,并且又通过实际的工程案例对此进行了验证。研究结果表明:通过所提方法自适应提取有效分量并进行信号重构后,降噪效果明显,并通过与遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)优化的SVM相比,经过BWO优化的SVM的训练时间缩短至25.142 s,同时监测精度达到97.246%;采用该方法对铣刀磨损状态进行监测,能够获得更快的识别速度与更高的准确性,提高了铣刀磨损状态监测的效率。

基于BWO的太赫兹快速扫描成像系统设计

搭建了以返波管振荡器(BWO)作为辐射源的THz透射成像系统,该系统在VC++.Net环境下,采用多线程技术集成控制锁相放大器和二维平台,实现扫描控制、信号采集、数据处理、快速成像功能,操作方便快捷,旨在为今后太赫兹无损探测等研究应用领域奠定基础。

基于混沌反向学习和水波算法改进的白鲸优化算法

针对原始的白鲸算法(beluga whale optimization,BWO)在某些情况下,中后期的探索和开发能力不足、多样性和求解精度降低、容易陷入局部最优等问题,提出一种基于混沌反向学习和水波算法改进的白鲸优化算法(TWBWO),进一步提高白鲸算法的计算精度和收敛速度,增强全局搜索和跳出局部最优能力。结合混沌映射和反向学习策略提高种群的质量和多样性,加快收敛速度。引入水波算法(water wave optimization,WWO)的折射操作,避免寻优时轻易陷入局部最优,提高计算精度。实验结果表明,TWBWO算法较之原始算法和其他经典算法在收敛速度和求解精度以及稳定性方面更为优秀,性能和寻优能力更强。

基于黑寡妇算法的特征选择方法研究

特征选择通过去除无关和冗余特征提高学习算法性能,本质是组合优化问题。黑寡妇算法是模拟黑寡妇蜘蛛生命周期的元启发式算法,在收敛速度、适应度值优化等方面具有诸多优势。针对黑寡妇算法不能进行特征选择的问题,设计五种优化策略:二进制策略、“或门”策略、种群限制策略、快速生殖策略以及适应度优先策略,提出黑寡妇特征选择算法(black widow optimization feature selection algorithm,BWOFS)和生殖调控黑寡妇特征选择算法(procreation controlled black widow optimization feature selection algorithm,PCBWOFS),从特征空间中搜索有效特征子集。在多个分类、回归公共数据集上验证新方法,实验结果表明,相较其他对比方法(全集、AMB、SFS、SFFS、FSFOA),BWOFS和PCBWOFS能找到预测精度更高的特征子集,可提供有竞争力、有前景的结果,而且与BWOFS相比,PCBWOFS计算量更小,性能更好。

融合FDB策略和切线飞行的改进白鲸优化算法

针对传统白鲸优化算法(BWO)存在的不足,提出一种融合适应度距离平衡(FDB)策略和切线飞行的改进白鲸优化算法。在种群初始化时引入基于莱维飞行扰动的Tent映射,增强了种群多样性;在BWO的探索和鲸落阶段融入FDB选择策略,跳出局部最优;利用切线飞行改进鲸落阶段的种群位置更新模式,提升收敛精确度。通过对8个常用的基准函数进行寻优试验,可证明相比于基本的BWO,所提改进算法具备更优越的鲁棒性和全局寻优能力。

周期结构电磁特性在高频真空器件中的应用

作为行波类真空电子器件的核心组件,慢波结构是一种周期结构,其场可以有无限多个模式,每个模式由无穷多个空间谐波构成.每个空间谐波有相应的色散曲线且曲线各段有不同的特性.提出了周期结构色散特性的全维度开发的概念,并以一种可用微电机系统(MEMS)技术加工的折叠波导(FWG)慢波结构为例,对其色散特性进行了分析,利用这些色散特性开展了行波管(TWT)、返波管(BWO)等传统器件的研究工作,同时提出了过模器件、带边振荡器(BO)和谐波放大器(THAT)等新型器件,这些器件的实验研究则以W波段及其以上频率为主,最后给出了突破的关键技术以及测试得到的器件的主要性能.

太赫兹波频域的GaAs材料特性

利用返波振荡器（BWO）系统对不同电阻率的GaAs在太赫兹波段的透射谱进行了测试，并对太赫兹波透射谱进行了计算和分析，得到不同电阻率的GaAs材料在太赫兹波0．23～0．375THz波段范围的折射率、吸收系数和介电常数实部和虚部等光学特性参数。实验结果表明，不同电阻率的GaAs在整个测试太赫兹波频段内的折射率，吸收系数，介电常数实部和虚部均随着电阻率的增加而增加。高电阻率的GaAs材料对太赫兹波的吸收很小，其最小吸收系数可达到3．87×10^-4cm^-1。同时也表明采用返波振荡器系统研究分析GaAs在太赫兹波段特性是可行的。研究不同电阻率的GaAs在太赫兹波段的光学特性，对设计高效率太赫兹波天线具有重要意义。

玻璃纤维复合材料缺陷的太赫兹光谱检测实验分析

复合材料压力容器缺陷无损检测成为目前的研究热点。基于太赫兹技术（透射式THz-TDS系统和BWO成像系统）在室温下对玻璃纤维样品进行无损检测,获得了分层缺陷样品在0.2~1.8 THz范围内的折射率谱和吸收谱、夹杂金属和热损伤缺陷样品的成像数据。结果表明,太赫兹技术对玻璃纤维分层缺陷、夹杂金属和热损伤缺陷检测效果明显,适用于局部检测对整体性能的判断。

反射式太赫兹返波振荡器成像系统及其应用

实现了基于返波管源的太赫兹波反射式成像系统.这是一种新型的无损探伤成像方式.从样品表面或者基底反射回来的太赫兹波被焦热电探测器收集,最后经过计算机处理成像.频率为0.7THz的成像系统被用来对一系列样品进行无损检测,如硬币、徽章、模型飞机以及预埋了人工缺陷的工业样品.结果表明,很多工业材料相对于太赫兹波都是透明的,尤其是一些在航空航天技术中具有广泛应用价值的吸收微波的材料.

W波段交错双栅返波振荡器高频系统

将矩形交错双栅结构作为慢波电路并提出与之配套的过渡结构和输出耦合器,设计了利用带状电子注工作在W波段的返波振荡器。提出的过渡结构和耦合器解决了该类直波导型器件的信号传输衰减大、反射强等难题。相对于传统圆形电子注器件,该器件得到了较大的功率提升。利用三维粒子模拟计算的方法,在电流12mA时通过调节工作电压,在92～98GHz频带内得到了数W的稳定平均功率输出,信号中心频率非常接近设计频率,且单色性好,谐波分量小。

吉瓦级紧凑型L波段同轴返波振荡器的粒子模拟研究

设计了吉瓦级紧凑型L波段同轴相对论返波振荡器,通过粒子模拟研究了器件内束-波作用的物理过程.模拟结果表明,在电子束能量700 keV,电子束流10 kA,导引磁场为0.9 T时,返波振荡器可以在频率1.60 GHz处获得较大的微波输出,饱和后输出微波的平均功率达2.2 GW,效率约为30%,器件电磁结构尺寸仅为100 mm×520 mm.

3cm 相对论返波管的实验研究

简述相对论返波管的基本原理,详细介绍了实验装置与测试方法,报导了初步实验结果,在3cm波段峰值功率约98MW,效率10％左右。

THz返波管圆波导梳状慢波结构的研究

该文利用三维电磁仿真软件模拟计算了THz圆波导梳状慢波结构的负1次返波的色散和耦合阻抗。结果证实:在430-570GHz频带内,慢波结构内半径为0.175mm,约为中心频率波长的0.292倍;在760-940GHz的频带内,慢波结构内半径为0.1mm,是中心频率处波长的0.392倍。该结构较大的径向尺寸有利于提高电子注通过率。这种结构负1次返波的耦合阻抗较小,基本上小于1Ω,很好解释了现有THz返波管的电子效率小于0.01%的事实。

具有光子晶体带隙结构的返波振荡器的初步研究

提出了一种新型的具有光子晶体带隙（PBG）结构的返波振荡器（BWO），利用PBG禁带对BWO工作及输出微波模式进行调制，抑制低次模式，工作在高次模式。通过数值模拟给出了介质柱PBG结构的能带图、禁带限制模式电场分布和周期慢波结构的色散关系曲线。选择晶格常数为0．31cm，介质柱半径为0．12cm，介电常数为4．0的三角格子PBG结构可以实现在Ka波段的单一类TM03模式工作，在36～40GHz的频率范围内，器件可以工作在返波状态。周期长度为0．4cm。

HL-1M装置上的MSR系统的改进及中放研制

通过替换 2mm扫频外差接收机 (MSR)中老化的返波管 ,改进了MSR的高压电源和控制系统 ,研制了用于MSR的高增益、宽频带、低噪声中频放大器。给出了新返波管的频率输出、接收系统的频率响应、灵敏度的校准方法以及MSR调试、校准的结果 。