声波法在输油管道上的可检测泄漏率分析

为了确保输油管道出现泄漏时能够及时检测到泄漏,对声波法在输油管道上的可检测泄漏率进行了分析。首先,建立了声波产生和传播衰减模型,根据模型分析了声波在管道内的衰减性,得到管道两端声波衰减幅值的计算方法;其次,采用基于互信息优化的自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,简称CEEMDAN)和互谱分析相结合的去噪算法对采集的信号进行去噪,并实验验证了衰减模型可准确估计声波的衰减幅值,去噪算法可以有效消除信号中的噪声;最后,分析了管道特性与声波法在输油管道上的可检测泄漏率之间的关系。研究表明,管道特性在一定程度上决定了声波法的可检测泄漏率,声波法在输油管道上的最小可检测泄漏率可达0.45%。

GPR信号去噪的变分模态分解

为了进一步提高探地雷达(ground penetrating radar,GPR)数据的信噪比,压制由随机扰动引起的随机绕射能量,将二维变分模态分解(two-dimensional variational mode decomposition,2D-VMD)引入二维GPR数据的噪声压制处理中。首先,对GPR数据进行2D-VMD处理,并分析各阶本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量及其对应的频率-波数域谱来确定雷达剖面中的各回波类型。然后,计算IMF分量与原始数据的互相关系数来确定信号模态和噪声模态,并对信号模态进行重构得到降噪后的数据。理论数据和实测数据测试表明,相比于传统的1D-VMD法,2D-VMD滤波后的含噪正演记录峰值信噪比由6.44 dB增加到7.72 dB;经2D-VMD降噪处理后的雷达剖面在保留有效信号的基础上,可以有效压制随机扰动带来的噪声,并且得到的雷达剖面同相轴连续性更好。

陕西省2021年极端秋雨成因分析

利用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°的逐月再分析资料和NOAA提供的逐月海温资料等从海温异常、大尺度环流异常、水汽输送异常等角度分析2021年秋季陕西降水异常偏多的原因,结果表明:(1)小波交叉谱分析显示Ni?o3.4区海温距平与陕西秋季降水存在2~4 a的共振周期,前期冬季海温与次年秋季降水关系呈正相关的共振周期。(2)受双峰型La Nina事件影响,2021年9-11月西太平洋副热带高压(简称“副高”)控制的范围明显偏大,副高脊线位置较气候态偏北1°,西伸脊点较气候态偏西23°,造成主雨带偏西偏北。(3)中低层西北太平洋到我国华北北部的异常反气旋,与孟加拉湾北侧异常的气旋中心,造成气流在我国西北地区东部异常辐合。(4)从水汽收支来看,陕西2021年秋季水汽净流入较气候态偏多66.7%,尤其是东边界的异常水汽输送,还增强了低层冷垫,利于暖湿气流在冷垫上爬升导致陕西降水较常年异常偏多。

面向小型载荷的宽带通信信号随机共振检测方法

随着人工智能等领域的飞速发展,无人机在各个领域,尤其是现代战争中发挥着越来越重要的作用。无人机凭借其强大的灵活性和高隐蔽性优势,对现代作战具有颠覆性影响。在无人机执行战场侦察、监视、通信、电子干扰、雷达诱骗、激光制导等任务的过程中,及时探测敌方辐射信号尤为重要。随机共振方法利用特定非线性系统可以使输入其中的信号与噪声在一定条件下产生协同作用的特点,将噪声的能量转移到信号中来放大信号,是常用的微弱信号检测方法之一。窄带信号的随机共振检测技术已趋于成熟。而对小型载荷无人机监视、通信等场景下的微弱宽带通信信号,现有随机共振检测方法直接采用窄带信号的时域能量检测方法,并未基于宽带信号特点设计专门的检测方法,低信噪比条件下检测性能受限。为了满足对微弱宽带通信信号的检测要求,本文以常用的宽带通信信号为研究对象,对于单通道接收场景,提出基于宽带信号局部频谱的随机共振信号检测方法,该方法与传统的随机共振信号检测方法相比性能提升约6 dB。其次,对于更低信噪比的情况,提出一种随机共振与互相关检测相结合的双通道协同检测方法,并提出基于随机共振后两路互相关系数最大化的系统参数优化准则。典型场景下的仿真分析表明,对于单通道接收的低信噪比微弱宽带通信信号,局部频谱法可以有效提升检测性能;对于更低信噪比宽带通信信号,采用随机共振处理后的双通道互相关检测可以进一步提升检测性能。

基于拉曼光谱鉴定书写/打印文件的朱墨时序

朱墨时序鉴定是司法鉴定文件检验研究与实践领域中的热点和难点问题。朱墨时序的鉴定可证明文件真伪,推断文件物证是否与案件事实相符,从而为司法机关的侦查破案和案件判定提供法律依据。常见的检验方法有显微镜法、荧光法、文检仪法、计算机软件辅助法等,其鉴定结论易受检验人员主观意识的影响,因不够客观而备受质疑。研究在制备3类签字笔和9种印油组合54个书写样本、激光打印和9种印油组合18个打印样本的基础上,运用共焦显微拉曼光谱仪对其进行检验。以10#百乐签字笔和1#印之秀印油为样本测试得到最佳实验条件,将制备的72个样本放入储存箱内避光保存1年,依次测定样本中先字后印、先印后字、印油和字迹4个位点的拉曼光谱,每个样本测试3次。实验结果基本不受储存环境、纸张本底等因素的干扰,无论是书写样本还是打印样本,先字后印交叉点显示出了印油的部分特征,先印后字交叉点显示出了字迹的部分特征,交叉位点的拉曼光谱图显示大部分为上层相应的字迹或印油的拉曼位移,这与20倍物镜观察的μView图显示结果相互印证。通过比对印文交叉部位的拉曼位移,进而鉴定出样本的朱墨时序。结果表明:相比常规检验方法,此新颖方法简便快捷、无损、灵敏度和准确率高,对文件的朱墨时序鉴定具有指导意义。

海南省东方市社区居民疾病谱分析

目的探讨2021年海南省东方市社区居民的疾病构成及流行病学特征。方法采用横断面研究设计,分析了2021年1月1日—12月31日海南省东方市疾病监测数据库196761例社区居民的病历资料。对该人群进行了年龄标准化后,分析和描述了前十位疾病构成。结果196761例社区居民中,男性91621例(占46.56%),女性105140例(占53.43%),男女比为0.87;以≥45岁居民居多,占46.13%(90763/196761)。疾病谱前3位依次是呼吸系统疾病[32.69%(64327/196761)]、循环系统疾病[7.86%(15470/196761)]和消化系统疾病[7.21%(14191/196761)];前10位系统疾病中,男性损伤、中毒和外因的某些其他后果的年龄标准化患病率高于女性(3.11%vs 2.30%),女性泌尿生殖系统疾病的年龄标准化患病率高于男性(3.01%vs 1.20%)。呼吸系统疾病以急性上呼吸道感染(5.17%)、急性支气管炎(1.84%)和慢性支气管炎(1.44%)为主,其在<5岁组的患病率(38.59%)和伤残损失寿命年率(656.01/10万)最高;循环系统疾病以高血压病(1.72%)、脑梗死(0.71%)和慢性缺血性心脏病(0.49%)为主,其在≥60岁组的患病率(17.13%)和伤残损失寿命年率(2175.49/10万)最高;消化系统疾病以胃炎和十二指肠炎(1.10%)、其他非感染性胃肠炎和结肠炎(0.43%)以及龈炎和牙周疾病(0.38%)为主,其在≥60岁组的患病率(6.98%)和伤残损失寿命年率(1710.75/10万)最高。结论2021年海南省东方市社区居民以呼吸系统疾病、循环系统疾病和消化系统疾病为主,且疾病负担主要归因于需要长期管理的疾病。东方市应针对疾病谱特征优化和调配医疗资源,加强高危人群的健康促进和防治工作。

基于星载合成孔径雷达图像交叉谱的全球海浪特征研究

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)因其全天时、全天候的观测能力,为全球海洋动力环境要素研究提供了重要数据支撑。然而,SAR海浪成像是非线性过程,现有理论中的近似求解会导致海浪谱反演的信息缺失。SAR图像交叉谱技术的提出一定程度上突破了这一限制,能够很好地量化海浪谱特性及海浪传播方向。本研究延续前人系列成果,利用最新提出的面向径向海浪的图像谱强度,开展不同尺度海浪随局地风速的变化趋势分析,并基于雷达视向图像谱强度提取了谱峰波数,进而结合欧洲空间局环境遥感卫星先进合成孔径雷达波模式在开阔大洋获取的近400万景SAR图像,分析了谱峰波数的全球分布特征,为量化全球风浪耦合过程提供新视角,揭示了海浪与风速耦合关系的空间分布与季节变化规律。

应用屏栅电离室测量^(16)O(n,α)^(13)C反应的模拟研究

基于Geant4建立了一套利用屏栅电离室测量^(16)O(n,α)^(13)C反应的模拟方法,能预测不同入射中子能量、不同屏栅电离室结构、不同工作气体和样品参数等实验条件下屏栅电离室测量到的阴极-阳极幅度2维谱。为了验证该模拟方法的可靠性,在北京大学4.5 MV静电加速器上开展了实验,实验所用的中子能量为5.06 MeV,工作气体为0.3 MPa的Ar与体积分数为3.45%CO 2组成的混合气体(其中的氧作为待测样品)。实验测得了屏栅电离室的阴极阳极幅度2维谱,且模拟与实验结果吻合较好。基于此模拟方法提出了一套实验条件的优化方案,可为下一步在宽能区精确测量^(16)O(n,α)^(13)C反应截面提供参考。

强干扰下基于三阶互累积量的FMCW雷达信号DOA估计算法

针对车载调频连续波雷达存在相互干扰的实际情况,本文提出了一种基于三阶互累积量的多目标波达方向超分辨估计方法.该方法利用同步采集的阵列信号并根据回波信号和干扰信号的非相关特性,构造三阶互累积量矩阵,随后根据子空间方法获得二维空间谱,实现距离和方位的联合估计.计算机仿真结果表明,本文所提方法能够在抑制强干扰影响的同时实现3°以内多目标识别,与现有超分辨法和重构法相比,具有更高的角度分辨率和估计精度.

基于多信号和改进经验傅里叶分解的故障特征提取方法

针对滚动轴承故障信号受设备多结构和复杂传递路径干扰,故障诊断准确性受到影响这一难题,提出了一种基于多信号改进经验傅里叶分解(MS-IEFD)的轴承故障特征提取方法。首先,为了充分利用多信号中的故障特征,利用改进经验傅里叶分解处理了两个不同测点测得的故障信号,设定各阶模态信号与原始信号的相关系数阈值为0.1,并以此为依据确定了信号分解的最佳个数;然后,提出了加权的谐波显著性指标对初始的频带划分进行了优化,避免了信号过分解,减少了带宽过窄的无效频带,以此指标最大值为准,确定了最优模态分量;其次,借助互相关分析的优势,分析了两信号的最优模态分量以进一步增强信号的特征成分,借助快速傅里叶变换准确提取了滚动轴承的故障特征,判断了轴承故障类型;最后,利用MS-IEFD方法对仿真和实验信号进行了分析,仿真分析时构造了信噪比为-10 dB和-15 dB的信号,用以模拟不同测点信号的情况,实验分析时利用实验台测得了不同测点处的滚动轴承振动信号。研究结果表明:MS-IEFD方法能从强背景干扰中准确提取出滚动轴承故障特征,为准确判断滚动轴承故障类型提供依据;与变分模态分解(VMD)等方法相比较,可进一步突出MS-IEFD方法在弱特征提取方面的有效性。

拟合楼层反应谱的三向地震动时程生成方法研究

为获得满足规范要求的拟合楼层反应谱的三向地震动时程,采用六阶常微分方程的本征函数为基函数,分解并重构天然地震动时程;通过构建影响矩阵,迭代计算逐步调整本征函数的幅值系数,最终实现预设拟合精度;引入正交化方法保证三向地震动时程两两之间的统计独立性,并通过两组算例提供验证。研究结果表明,迭代所得时程反应谱与目标楼层反应谱的拟合精度较高,迭代过程中时程反应谱均匀一致地向目标谱逼近,迭代过程收敛,所得三向地震动时程均无零飘现象,满足规范要求。

基于宽频认知层叠网的海上跨域协同组网通信技术

随着海上多平台远洋部署和强敌对抗形势日益严峻,依托于短波(HF)、超短波(V/UHF)、微波等单频段海上无线通信技术已不能满足海上跨域协同作战对多链融合组网、动态资源分配和体系化抗干扰的通信保障需求。文中提出一种基于宽频认知层叠网的新型多链融合网络通信架构,采用综合射频一体化前端进行宽频带射频资源管理,通过统一带宽、统一时隙、统一时空形成数据链融合元模型,在此基础上采用软件通信体系后端进行多链融合和层叠组网,通过宽带频谱感知、认知频谱接入和任务驱动自适应组网等技术实现对空海潜等海上多域通信环境的动态适应和强敌对抗环境的认知决策,可提升海上通信网络扩展、跨域传输和抗干扰通信能力。文中对宽频认知层叠网的关键技术进行了深入研究,给出了宽频认知层叠网的可行技术途径,可为本领域的体系架构设计和技术研究提供参考借鉴。

基于Back-n白光中子实验装置的SRAM翻转截面测量

本文主要研究静态随机存取存储器(static random-access memory,SRAM)的单粒子效应翻转截面的测量方法。基于宽能谱白光中子束流,采用了一种操作更方便的SRAM翻转截面测量方法。在SRAM前面放置聚乙烯中子慢化材料改变入射到SRAM表面上的中子能谱,利用模拟计算得到改变后的中子能谱。利用奇异值分解法求解翻转率的矩阵方程得到SRAM的翻转截面。结果表明在4~15 MeV的能量范围内,使用反角白光中子源测试的SRAM翻转截面信息和参考文献中使用单能中子源测试拟合的SRAM翻转截面信息基本吻合。

非完美频谱感知下认知超密集网络的资源分配

针对实际认知超密集网络场景中认知无线电存在非完美频谱感知的情况,提出了一种基于非完美频谱感知的资源分配方案,目标是在考虑跨/同层干扰约束、保障用户服务质量下,最大化非完美频谱感知下认知超密集网络中次级网络的能效。为此,依据网络模型构建能效优化问题,其为混合整数非凸规划问题,先通过分时共享松弛法和丁克尔巴赫法将其转换成等价的凸优化问题,再使用拉格朗日对偶法求其最优解,以此获得最优能效时的子信道和功率分配策略。基于此,提出了一种迭代的子信道和功率分配算法;为权衡计算复杂度,还提出了一种实用的子信道和功率分配算法。仿真结果表明,所提算法都有效地提升了网络能效。

Tb^(3+)掺杂钒磷酸盐蓝绿发光调控及发光机理研究

本文采用高温固相方法合成了不同掺杂浓度的YVO_(4)∶Tb^(3+)、YPO_(4)∶Tb^(3+)和YV_(1-x)P_(x)O_(4)∶Tb^(3+)系列荧光粉,利用差示扫描量热法(DSC)分析了高温固相合成过程中的化学反应,确定将1 350℃作为高温合成温度。利用XRD表征了材料物相结构,结果显示材料物相单一,均为四方晶系结构。研究了YVO_(4)∶Tb^(3+)、YPO_(4)∶Tb^(3+)和YV_(1-x)P_(x)O_(4)∶Tb^(3+)系列荧光粉室温下的发光性质。受晶体场影响,紫外激发下YVO_(4)∶Tb^(3+)中Tb^(3+)发光主要以^(5)D_(3)→^(7)F_(J)(J=6,5,4,2)跃迁发光为主,发光显示为蓝光;P元素的增加改变了YV_(1-x)P_(x)O_(4)∶Tb^(3+)晶体场环境,增强了基质与^(5)D_(3)、^(5)D_(4)能级间的多声子弛豫及^(5)D_(3)→^(5)D_(4)能级间的交叉弛豫,^(5)D_(4)→^(7)F_(J′)(J′=6,5,4,3)发射逐渐占优,发光呈现蓝、青、绿发光变化;掺杂浓度对YPO_(4)∶Tb^(3+)发光调控作用显著,随着掺杂浓度增加,Tb^(3+)的^(5)D_(3)与^(5)D_(4)能级间的交叉弛豫作用增强,^(5)D_(3)发光减弱,^(5)D_(4)发光增强,通过调整掺杂浓度实现材料发光由青光到绿光的调控。综上,通过基质组分及掺杂浓度调节,可实现Tb^(3+)掺杂钒磷酸盐体系蓝绿发光调控。

α粒子软错误机理及加速试验技术研究

基于Am-241放射源,搭建SRAM单粒子效应测试系统,结合α粒子辐照试验、反向分析和蒙特卡洛仿真开展α粒子在65、90 nm工艺SRAM器件中的软错误机理和加速试验技术研究。结果表明,65 nm SRAM在Am-241放射源加速试验条件下的α粒子单粒子翻转截面远高于90 nm SRAM。基于反向分析结果构建器件三维仿真模型,65 nm SRAM器件使用6层金属布线,灵敏区大小为0.2μm(x)×0.19μm(y)×0.45μm(z),临界电荷约为1 fC。蒙特卡洛仿真发现,65 nm SRAM器件的灵敏区沉积能量谱和单粒子翻转截面表现出明显的入射角度依赖性。

海洋平台GNSS RTK监测数据的CVCEEMDAN-WT-SSA去噪算法

针对GNSS-RTK技术在海洋平台变形位移监测过程中的多路径效应误差与随机噪声,本文提出一种基于交叉证认改进的具有自适应白噪声的完整集成经验模态分解(CVCEEMDAN)、小波阈值(WT)降噪方法及奇异谱分析(SSA)相结合的联合去噪算法。首先对原始信号进行CEEMDAN分解,使用交叉证认方法识别噪声与有效信号IMF分量;然后利用WT和SSA分别对噪声和有效信号分量作去噪处理,重构处理后的信号,获得真实变形监测结果。结果表明:本文算法具有自适应性,且相比EMD、EEMD、CEEMDAN、ACCEEMDAN-WT-SSA算法具有更好的去噪效果,可有效去除海洋平台变形监测中的多路径误差及随机噪声,成功获取真实的监测信号结果。

基于多层感知机与无网格策略的三维空间声源识别

以往波束形成算法将潜在声源区域划分成若干网格,所有的声源被映射到一个个网格点上,会导致错误的声源定位与强度计算,并且计算精度与效率受网格间距大小的影响。采用多层感知机神经网络以及无网格策略,能够提高声源识别的空间分辨率与计算效率。通过使用单个平面麦克风阵列对三维等强度双点声源进行识别定位,发现相较于传统互谱算法,多层感知机能够改善平面阵列在深度方向上较差的空间分辨率性能。此外,在定位误差方面,多层感知机优于传统互谱算法,同时声源识别的强度误差有所降低。在低频时,多层感知机性能优于波束形成算法,可用来弥补波束形成算法空间分辨率性能不佳的局限性。

基于优化MCKD-VMD与互相关谱的轴承复合故障诊断

针对强背景噪声下轴承复合故障诊断困难的问题,提出一种优化最大相关峭度解卷积(MCKD)和变分模态分解(VMD)并结合互相关谱的轴承复合故障诊断方法。首先,通过黏菌优化算法(SMA)优化MCKD的参数,实现故障信号解卷积及故障特征增强,完成复合故障特征分离;其次,对分离的解卷积信号进行互相关谱分析,对故障特征不明显的解卷积信号使用VMD进行降噪;最后,对降噪的解卷积信号进行互相关谱分析,进一步降低噪声的影响,提取故障特征完成故障诊断。仿真和实验结果表明,所提方法克服了仅使用MCKD或包络谱的缺点,能够有效降低噪声的影响,复合故障诊断效果较好。

全谱系中子学计算程序FSAR的研发进展及其共振方法初步验证

为满足覆盖广域中子能量范围的先进反应堆研发需求,中国核动力研究设计院开发了先进反应堆全谱系中子学计算程序FSAR。FSAR程序是基于确定论两步法计算策略、由二维截面生成计算程序和三维堆芯计算程序组成的中子学计算程序。二维截面生成程序采用超细群条件下的子群方法进行共振自屏效应处理,在共振计算中嵌入特征线方法求解慢化方程以获得精确的共振自屏截面。在截面生成计算中采用特征线方法求解二维组件的中子通量密度,从而获得少群均匀化截面。全谱系先进反应堆中子能量跨度大,不同的中子平均自由程导致了全堆芯局部非均匀性和全局空间耦合效应强烈。为更好地处理上述效应,截面生成计算中采用了超均匀化方法和泄漏修正模型进行均匀化截面修正。堆芯计算程序采用离散纵标法进行三维中子输运计算,采用微观燃耗计算方法模拟堆内全寿期内各核素的消耗和累积。本文采用快谱、中间能谱及热谱条件下的计算问题对FSAR程序共振计算方法进行了初步验证。计算结果表明,对于不同能谱条件下的测试问题,FSAR程序均能够获得与参考解符合较好的有效共振截面,具备良好的全中子能谱共振效应处理能力。