HIGH RESOLUTION,REAL-TIME LINE-FIELD FOURIER-DOMAIN INTERFEROMETRY

To increase the application potential in manufacturing process,such as monitoring the processing performance,the profile measurement should be provided in real-time display and with high resolution simultaneously.We propose a line-field Fourier-domain interferometric method(LFI),which combines the line-field microscope with spectral interferometer,for the surface cross-sectional profile measurement with no scan needed.The white light and objectives are employed to offer high axial and lateral resolution,respectively.In our system setup,the measurement could be implemented in real-time display of 10 frame/s,and the resolutions of the LFI system in X;Y,and Z directions are~8μm,~3.2μm,and~1.4μm,respectively.As a demonstration,the cross-sectional profiles of a microfluidic chip are tested.The graphics processing unit is also used to accelerate the reconstruction algorithm to achieve the real-time display of the cross-sectional profiles.

土与强风化岩双元边坡圆弧-平面破坏模式与支护设计方法

为了探究土与强风化岩边坡中强风化岩不破坏的临界坡率及稳定性判断方法,基于济南地层,得出适用于数值模拟的土层参数,并利用强度折减法求出边坡的临界坡率,为施工提供参考。针对强风化岩不破坏的边坡,运用改进的瑞典条分法求出边坡安全系数解析解,并利用滑移线场法求出滑移线,为安全系数解析解的应用提供依据。结果表明,岩层厚度超过边坡高度1/2或坡率大于1:0.5时,强风化岩一定破坏;解析解得出的安全系数偏小,有利于工程安全;针对土与强风化岩边坡,文中结果可确定边坡破坏区域,设计支护方案。

地形因子对尾矿坝渗流场的影响规律分析

尾矿坝渗流安全稳定性受地形条件影响显著,合理的尾矿库选址是坝体后期安全稳定运行的基础。基于数值模拟方法,通过改变岸坡坡度、山谷宽度和沟谷纵坡比等因素,探究了单个地形因子对坝体渗流场的影响规律。研究发现,山谷两侧坡度对于尾矿坝坝体浸润线的影响最大,底宽的影响次之,沟谷纵坡比的影响最小。同时,结合具体工程实测DEM数据与地层勘察资料,构建了尾矿库三维渗流数值模型。提取地形因子对坝体渗流场进行数值分析,发现山谷地形是影响地下水流动状态的主要因素,建议选择沟谷纵坡比较小、地势较平坦的地形作为尾矿库的选址要求。在此基础上,基于多元线性回归模型建立了地形因子与浸润线高程的关系公式。研究成果可为保障尾矿坝的安全稳定设计提供理论基础。

稠油井内衬保温油管热损失分析及开采参数优化

针对塔河油田稠油开采过程中原油热量损失大、资源浪费的问题,开展内衬保温油管开采技术研究。基于井筒稳态热传递与地层非稳态热传递理论,建立了稠油井井筒热传递数学模型,评价了不同内衬材料油管的保温性能,揭示了含水率、日产液量及内衬保温油管下深对井筒温度的影响规律。研究表明:内衬聚酮防腐层与气凝胶保温层的保温油管保温性能最佳,日产液量和保温油管下深对井口温度影响较大,含水率对井口温度的影响较小;日产液量大于72 t/d且保温油管下深大于3 500 m时,可满足稠油开采的温度要求。该研究明确了内衬保温油管保温的可行性,可为油田保温油管内衬的选材、稠油开采工艺参数的制订提供技术依据。

城市实景模型结构化线面特征重构方法

为了改善城市实景模型边缘模糊,提出了一种曲率引导的结构化线面特征重构方法。根据曲率特征将网格分割为平面、可展凹、可展凸以及不可展曲面4类,在平面分割结果内提取平面,在可展凹和可展凸分割结果内提取直线,对过度弯曲的不可展区域进行保留,最终形成包含几何特征的复合网格模型。结果表明,结合曲率信息预先设置几何特征的潜在范围,使得结构化线面特征更可靠,同时保证城市实景中复杂的树结构不被错误地提取为平面。

一种基于线性零磁场的动脉血管扫描成像方法仿真

基于磁电耦合效应的血流检测及血管成像是实现心血管疾病早期诊疗的有效方法之一。该文基于磁场与血流耦合电效应,设计一种用于动脉血管扫描成像的组合线圈结构,产生带有零磁场线(FFL)区域的线性梯度磁场;在此结构的基础上,通过控制激励电流驱动FFL实现成像区域双向扫描;结合卷积神经网络(CNN)实现磁电耦合信号与血管信息的非线性映射,进而提出一种基于线性零磁场的动脉血管扫描成像新方法。采用多物理场仿真软件COMSOL对基于线性零磁场的血管扫描成像方法进行建模,求解磁电耦合信号,验证了所提出方法的合理性和有效性。结果表明,线性梯度磁场模式下的磁电耦合信号含有血管位置、半径等信息;CNN重建血管位置误差平均值为1.5694 mm,重建血管半径的方均误差(MSE)和相关系数(CC)平均值分别为0.0548和0.9870。研究结果可用于血管成像装置设计及后续相关临床应用提供研究支撑。

浅埋暗挖隧道开挖对既有隧道衬砌结构的影响

浅埋暗挖隧道开挖会引起周边既有构建筑物变形,严重时会导致其变形过大而破坏。以某地下轨道交通工程为依托,利用仿真软件以及实地勘探,对既有隧道衬砌结构受力变形情况、实际施工过程中地表的下降情况、暗挖隧道位移和既有隧道衬砌结构位移情况进行研究。研究结果表明:1)采用隧道错距开挖的方式会造成隧道的沉降量变大;2)在隧道开挖后,既有隧道衬砌结构受新隧道影响,其左侧部分竖向位移整体大于右侧部分,竖向最大位移处在隧道初始位置,竖向最小位移处在隧道末端;3)对于浅埋暗挖上跨施工,当开挖距离大于新建隧道中轴线35m时,开挖新隧道对上跨既有隧道衬砌结构横向位移影响较小;4)当开挖深度到达一定距离后,拱底、左拱腰和右拱腰的应力基本保持不变;5拱底的应力不随开挖距离的深入而发生变化。

长期运行引水隧洞开裂衬砌受力影响规律与承载特性

衬砌裂缝是引水隧洞中常见的病害之一,衬砌开裂会对隧洞衬砌承载力和安全性造成不同程度的影响。以长期服役的东江水源工程引水隧洞衬砌为研究对象,通过现场检测确定了全洞段裂缝的产状、分布规律和开裂特征。利用ANSYS软件中的软弱薄层单元,建立了开裂衬砌的三维数值模型,得出贯穿型纵向裂缝的位置变化对衬砌结构安全性的影响,系统分析了衬砌的承载特性。结果表明,衬砌开裂条件下,衬砌结构局部开裂区的安全系数降低最为显著,尤其是拱肩位置的裂缝对结构的危害程度远大于边墙、拱顶裂缝;另外,裂缝的产生会对其他未开裂部位的受力特性及稳定性产生影响。数值模拟结果良好地体现了裂损衬砌对隧洞结构的影响规律,与现场检测结果一致,为长期服役下隧洞结构病害防治提供了参考。

创业团队领导底线心态对主动行为的影响研究

为探究应对创业团队领导底线心态负面影响的机制,研究基于工作要求-资源模型,探讨了角色压力在领头创业者底线心态与员工主动行为关系之间的中介作用和创业团队认同的调节作用。通过两阶段的实地调研获得59个创业团队262份有效数据,采用结构方程模型、回归分析进行假设检验和模型验证。结果表明:团队成员创业团队认同水平越高,领头创业者底线心态通过角色模糊正向影响团队成员主动性行为的间接效应越大,通过角色冲突和角色过载消极影响团队成员主动性行为的间接效应越不显著。

北京地铁10号线西土城站换乘改造施工技术

[目的]以北京地铁10号线西土城站换乘改造施工为例,对未预留换乘条件的既有地铁车站换乘改造施工方案展开研究。[方法]为满足与北京地铁昌南线换乘的要求,对既有1号线西土城站进行换乘改造。在既有地铁10号线西土城站站厅层侧墙开洞与换乘通道接驳;清空站厅层,全部改为付费区,闸机、安检移至各出入口地面厅或地下厅;在站厅层与站台层之间的楼板开洞增设自动扶梯、电梯等。此外,对站内施工区域的混凝土结构进行沉降变形监测,以控制侧墙破除、楼板开洞等站内改造施工作业对既有车站自身结构的影响,保证了北京地铁10号线西土城站换乘改造施工的安全和混凝土结构稳定。[结果及结论]建议在以后的地铁车站规划时,应具有一定的前瞻性,从城市轨道交通发展的大层面进行车站的结构设计,以充分预留出换乘空间。

基于人工磁场的防疫机器人路径规划

针对传统人工势场法在防疫机器人路径规划过程中容易陷入局部极小值和目标不可达的问题,提出一种基于人工磁场的路径规划算法。首先,对障碍物周围建立人工磁场,引入洛伦兹力,洛伦兹力与引力保持垂直,避免机器人陷入局部极小值点;其次,在洛伦兹力函数中引入机器人与目标点的距离影响因子,解决目标不可达问题;再次,通过建立目标点与障碍物之间的虚拟直线优化洛伦兹力的方向,避免迂回路径,减少路径规划的步数。最后,在MATLAB环境下对传统人工势场法和人工磁场法进行了仿真实验,实验结果表明,人工磁场法可以克服局部极小值和目标不可达问题,规划的路径对障碍物进行了避障,避免了徘徊振荡的情况出现,提高了路径规划的质量。

快速地下线振动源强特性实测分析

【目的】既有振动源强预测公式只适用于普速地铁,无法适用于最高时速160km快速地下线振动源强特性。【方法】对某沿海城市市域快线进行多个断面的振动特性进行了现场实测,通过数据分析研究了车速、隧道埋深、曲线等因素对振动源强的影响。【结果】直(曲)线区段车速90~160km/h,振动源强71~80dB,随着车速的增大振动源强也增大,速度每增加20km/h振动源强增加3.72dB;振动源强随着隧道埋深的增加而减小,隧道埋深每增加10m,振动源强会减小4.9dB;相同情况下,曲线区段(曲线半径1850m)的振动源强大于直线区段的振动源强,值为约7dB。列车投入运营1a后,由于轮轨状态的恶化,振动源强出现增大,且不同列车之间的差异较大,选取某一断面七个月份的监测数据分析得到,运营期稳定后振动源强较为稳定。【结论】快速地下线的振动源强受众多因素影响:与列车速度呈线性正相关、隧道埋深呈线性负相关、曲线处的振动源强大于直线处的、轮轨恶化也会使振动源强增大。

特高压输电线路磁场对电力金具材料摩擦磨损的影响

目的通过分析特高压直流线路工频磁场环境对电力金具材料磨损行为的影响,探究其磨损机理,为联接金具的磨损失效预测提供理论依据。方法分析线路实际运行参数,计算工频磁场强度,采用自制电磁线圈与M-2000型磨损试验机相结合,通过分组控制变量法研究额定工况下金具材料的磨损过程,以及不同磁场强度下材料的磨损行为。结果在磁场环境中材料的磨损程度远小于无磁场情况下。在0~800 A/m范围内,随着磁场强度的增加,摩擦因数稍降低,质量损失量和磨损率呈下降趋势。在不同磁场强度下磨损试样均呈现越贴近摩擦接触表面区域其显微硬度越高,且随着纵深向后呈递减趋势。在无磁场情况下,磨损接触表面的犁沟较深,遍布锯齿型边缘的凹坑和山脊型微凸峰。在磁场环境中试样的接触表面和磨屑表面更加光滑平整,且氧含量明显升高。结论在无磁场情况下,接触表面为严重的磨粒磨损和黏着磨损。在磁场环境中,磨损试样在短时间内经历了初期磨合阶段和磨损加剧阶段,从而加速过渡到稳定磨损阶段,由严重的磨粒磨损和黏着磨损加速向轻微磨损转变。稳定阶段的主要磨损机制为氧化磨损,并伴随着轻微的磨粒磨损、黏着磨损,以及两摩擦副与磨屑“阻隔层”之间的三体磨损。工频磁场环境对试样磨损起到了一定的减摩作用,磨损程度减轻。

高压直流输电对地电场观测影响特征分析

随着我国“西电东送、南北互供、全国联网”基本战略的实施,多条高压直流输电线路投入运行,对地电场观测造成的干扰愈显突出。为此,总结了全国地电场台站受高压直流输电干扰特征和规律,从统计意义上概括典型干扰形态,包括方波、尖峰和方波+尖峰3种,其中以方波为主,占比约65.5%。通过理论推导,结合干扰实例,探讨了不同干扰形态产生的原因及影响机理,认为在近接地极区域表现为方波形态,在线路中心区域表现为尖峰形态,在二者重合区表现为方波和尖峰的组合形态。对比同一线路不同干扰事件,分析了干扰特征和台站与高压线路的相对位置、与接地极距离、影响区域地下结构等因素的关系,为识别和判定此类干扰提供了依据。

单向冻结下渠基土的锅盖效应试验研究

寒旱区刚柔复合衬砌渠道铺设的复合土工膜阻碍土体冻结过程中的水分蒸发,出现复合土工膜下土体增水的现象,即“锅盖效应”。为探究土体的锅盖效应发生机制和规律,制备不同含水率的土柱试样进行单向冻结试验,分析复合土工膜对土柱温度场和水分场的影响。研究表明:有复合土工膜覆盖土柱的降温速率及土层间温差均小于未覆盖复合土工膜的土柱;冻结过程中,未覆盖复合土工膜的土柱底部水分通过土体孔隙通道不断向顶层迁移补充后蒸发,整个土柱含水率降低,且呈不均匀状分布;而有复合土工膜覆盖的土柱,在水分迁移和锅盖效应作用下,底部土体含水率降低,膜下顶层土体含水率显著增加,且膜下结冰,表明复合土工膜使土体在冻结过程中产生明显的锅盖效应。初始含水率不同的土柱受锅盖效应影响后产生的水分迁移量和形态存在差异,初始含水率较小的土柱顶层含水率的增加以气态水迁移为主,初始含水率较大的土柱含水率的增加则以液态水迁移为主。

任意分布ST方法及其在随机场线耦合中的应用

随机测试(ST)方法是一种不确定性量化方法,已有的ST方法还不能处理具有任意分布随机变量的情况。通过Gram-Schmidt正交化算法为任意分布随机变量构建混沌多项式基底,对ST方法进行拓展,使其可用于任意分布随机变量的情况。将拓展后的ST方法用于传输线场线耦合分析中。在场线耦合的计算中,由于辐射场的不确定性,入射波极化角、方位角与仰角存在不确定性,因此传输线的响应也呈现出不确定性,导致随机场线耦合问题。针对输入参数服从任意分布的情况,应用ST方法对传输线场线耦合响应进行不确定性量化。对模型的输出响应进行多项式混沌展开,通过求解展开系数得到模型响应的统计信息。结合单随机变量和多随机变量场线耦合算例,得到传输线电压响应的统计信息。最后对比蒙特卡罗模拟方法,验证了ST方法的正确性和高效性。

基于Agrawal模型的双绞线受扰机理与场线配置

电磁环境日益复杂,电磁兼容性问题涌现,各类干扰对传输线信号传输造成的影响不容忽视。基于经典场线耦合Agrawal模型,结合时域有限差分法(FDTD)对双绞线(TWP)各场线参数的电磁耦合效应进行定量计算,为减少受扰的场线配置提出指导性意见。总结了各参数对双绞线电磁耦合效应的具体影响:线长会影响端接负载处的选频特性;节距影响较小,较小的节距会减小耦合;距地高度会显著影响电磁耦合,且高度越高耦合越强;决定入射方式的入射角、方位角和极化角对电磁耦合效应均有不同程度的影响,通过电场切向分量切片图可知,对某一角的分析需要考虑到其余两角的影响。双绞线传输线的电磁耦合效应与场线参数密切相关,各参数均有不同程度的影响,借助本文模型的计算与对结果的分析,可获得有效的低受扰双绞线传输线配置。

渗漏入口大小及形状对拟流场法渗漏探测的影响研究

为深入研究渗漏入口大小及形状对拟流场法渗漏探测的影响规律,通过构建堤坝渗漏数值模型,模拟了拟流场法在实际工程中的探测情况。研究了水库拟流场的基本分布特征,揭示了不同大小及形状的渗漏入口附近的电流密度分布规律,并提出了不同大小及形状的渗漏入口在平行于坝轴线和平行于坝面垂直于坝轴线两个方向上拟流场影响范围及电流密度峰值的经验公式。结果表明:线状渗漏入口的电流密度比相同面积圆形渗漏入口的电流密度小,且线状渗漏入口短边影响范围比相同长度的圆形渗漏入口大,长边影响范围比相同长度的圆形渗漏入口小。研究揭示了渗漏入口大小及形状对测线上电流密度分布的影响规律,可为实际工程探测中利用测线上的电流密度分布情况判断渗漏入口大小与形状提供依据。

基于时域BLT方程的带绝缘线缆束场-线耦合模型

为研究外场辐照下复杂线缆系统(多导体、非线性负载、带绝缘层)终端电压/电流时域响应特性规律,提出了复杂线缆束在入射场激励下的终端响应建模方法。研究在时域内重塑多导体BLT方程,在兼顾计算效率、易于向线缆网络扩展的基础上,解决了线缆束端接非线性负载的终端时域响应求解问题;并通过引入介质层系数,修正了BLT方程源矢量项,解决了常规BLT方程忽视绝缘层对入射场畸变效应而导致的误差问题。最后,将计算结果同时域有限差分法和有限积分法计算结果进行对比,验证了模型在处理复杂线缆场线耦合问题上的准确性。

非视距信号传播场强特性的分析与研究

为探索机场通信路径中障碍物造成非视距传播产生衍射损耗,对信号场强衰减特性进行了研究。首先,基于ITU-R P.1546中不同地形环境对信号传播的影响,结合Deygout模型构建信号场强组合模型。其次,按障碍物数量分析随障碍物高度变化的接收场强传播特性。仿真结果表明,单障碍物越高,占据0.6F1菲涅尔区越大,场强越小;双障碍物路径中,高度增加的障碍物经过由次要转为主要障碍物,直到只剩主要障碍物的过程,使场强逐渐衰减。再次,针对场强上升,分析了次要障碍物高度与0.6F1菲涅尔区的关系。最后,调整覆盖场强最小阈值,确定接收设备是否被障碍物遮挡,从而导致信号被屏蔽。上述研究结果可为未来模拟机场各场景下障碍物分布,预测接收机是否因障碍物受干扰或影响场强覆盖范围提供参考依据。