基于实测数据的声速剖面延拓和同化应用研究

海水中声速剖面的建立是研究水下声场传播规律的基础之一,基于实测声速剖面数据对历史声速剖面数据库进行延拓和同化。首先,对某次海洋实验实测数据进行预处理,剔除数据中异常点,并根据拟合法将实测数据与历史网格对齐;其次,利用融合法对历史数据进行同化,得到同化后的声速剖面;最后,根据观测值和同化值的均方根误差进行实验验证,结果符合预期。

声速经验公式的适用范围分析

声速经验公式是海水中温度、盐度和静压力的函数,通过对直接测量声速和间接测量声速的分析,并应用近年来收集的南海声速剖面仪SVP和CTD数据,对九种声速经验公式计算的声速与直接测量声速的差异进行了分析,得出了声速经验公式的计算差异范围,结果表明各个声速经验公式各有优势,不同的公式适用的范围也不一样,并给出了在不同的范围内应用何种声速经验公式能获得较高精度的结论。

振速法在换流变压器声功率测量中的应用研究

换流变压器作为高压直流换流站中最主要的噪声源之一,其声功率级测量的精确与否影响着站区的噪声评价和后续的噪声控制。文中首先通过研究实验室中变压器空载下的振动与噪声的关系,得到变压器的声辐射指数曲线;再根据其声辐射指数曲线,通过现场测量同一型号换流变压器各个面振速,计算出换流变压器在负载下的声功率级。结果表明,与声强测量法相比,振速法测量换流变声功率级的误差在2 d B以内,说明振速法在现场换流变压器噪声测量中应用是可行的,在当前现场测试背景下,与其他方法测量声功率相比,该方法具有一定的应用前景。

一种简化的差应变地应力测量技术

差应变分析法是一种理论基础可靠的常用地应力测量方法,然而受测试条件限制以及测试技术难度等因素的影响,目前该方法的实际应用受到了一定限制。针对这一现状,在差应变分析法的理论基础上,以古地磁岩心定向技术为基础,引入岩石波速各向异性分布特征与地应力方向的相关原理,提出了一套简易可行的室内地应力测量新方法,即:主方向差应变分析法。该方法根据岩石波速分布特征确定出水平主应力的方向,依据水平主应力方向来制备差应变实验岩样并进行实验。和常规差应变分析法测量结果相比,该方法测量所得地应力大小的相对误差一般小于3%,地应力方向的误差一般小于5°。实例研究表明,该方法降低了实验技术难度,测量精度满足工程技术要求,具有推广价值。

几种测量木材弹性模量及内耗的方法比较

用共振法、衰减法和声速法测定了五种木材试样的动态弹性模量和内耗,并分别与常规方法测得的静曲模量相比较,明确了各种方法之间是等价的。对推广这些方法于木材力学的研究有一定意义。

超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪

针对国内矿井现阶段测风仪器产品测量精准度易受井下潮湿、多尘等复杂条件的影响,提出了一种矿用智能多通道风速风向仪。软件采用多平台分模块设计,利用多段拟合进行测量参数误差修正,将超声波传感器、干湿温度传感器、压力传感器、信号转换电路等集成在风速风向仪手持终端上,实现了风速、风向等待测环境参数的多通道快速精准测量与参数自主校准。通过在测试环境下与传统机械风表的对比测试,结果表明:平均测试误差仅为2.47%,测风效果与稳定性明显高于传统机械风表。

电站锅炉直吹式制粉系统一次风速测量与调整

针对电站锅炉直吹式制粉系统一次风精细化实时优化调整问题,基于光学互相关测速原理,研制了电站锅炉一次风速在线测量系统,将其应用于神华江苏国华陈家港发电有限公司660MW 2号机组,测量得到了所有煤粉管内风粉速度,并与已有压差测速对比,相对偏差小于15%,验证了测量的准确性。此外,基于该测量结果计算了同层燃烧器总一次风量,较现有一次风量测量结果偏大20%左右,据此通过降低一次风机工作电流以减小一次风量。结果显示直吹式制粉系统运行正常,氮氧化物浓度降低,节约了电厂运行成本。

全自动驻波法声速测量仪设计

设计和制作了一款全自动驻波法声速测量仪。该测量仪以上位机为核心,利用有效值检测模块将声波接收器产生的高频交变电压信号转化为直流电压信号,数据采集卡采集有效值检测模块输出的电压信号值,通过单片机和步进电机驱动器控制步进电机的转动,实现声波接收器的运动,以达到对驻波场中各点声压大小的自动测量;获得数据的同时,得到直观的声压变化与接收器位置关系图,数据和图片可以保存和输出。实验结果表明,该仪器彻底消除了回程差,测量效率高,操作简便,形象直观。

声速测定实验的教学实践研究

驻波法和相位法是大学物理实验中用来测声速的两种实验方法,通过理论分析以及实验所得的数据对两种方法测声速的准确度问题进行了研究,统计得出驻波法的实验误差大于相位法。

关于空气中声速测量误差的讨论

利用理论与实验相结合的方法,对采用共振干涉法测量空气中的声速进行了大量的实验,并对实验数据进行了详细的数据处理和误差计算。通过对测量误差的系统分析和研究,提出了声速测量中减小系统误差和随机误差的有效措施和测量方法。

全自动声速测量及实验数据处理研究

针对大学物理实验中传统声速测量装置存在的缺陷,利用单片机、上位机、步进电机、步进电机驱动器、采集卡、有效值检测模块和相位差测量模块等搭建了全自动声速测量系统,利用驻波法和相位比较法对声速进行测量。实验结果表明:新型声速测量仪克服了传统测量装置的缺陷,获得的数据量更大,包含的信息也更丰富。由于次峰的影响,常用的逐差法、最小二乘法和Origin软件线性拟合法处理数据误差较大,不能满足实验需要,有必要寻找声速测量数据处理的新方法。为排除次峰的影响,考虑到声速测量数据中极值点的出现具有空间周期性,利用傅里叶变换处理数据得到待测信号的空间频谱图,确定了声波的波长并计算出声速。数据处理结果表明:由于傅里叶变换排除了次峰干扰,使驻波法和相位比较法测量声速的相对误差分别从1.6%和1.0%减小为0.71%和0.41%,比传统方法更适合于处理声速测量数据;此外,从另一个角度证明次频共振现象是形成次峰的重要原因。

基于NIELVIS和LabVIEW的声速测定实验的改进

对传统声速实验进行改进,设计了基于NI ELVIS平台和LabVIEW虚拟仪器的声速测定实验系统。该系统在NI ELVIS平台基础上采用虚拟信号发生器和虚拟示波器代替传统信号发生器和示波器,实现了测量信号的实时显示、采集、存储和定量测量。实践表明,该系统能有效提高实验的测量精度,有利于学生更好地理解和掌握实验,提高实践创新能力。

声速测量原理中的两个问题

指出声速测量原理中存在两个令人困扰的问题 :用共振干涉法进行测量时 ,两换能器表面处空气质元皆为驻波的波节 ,系统的震动如何被激发 ;目前是大学物理实验教材中关于声速测量的共振干涉法和相位比较法实验原理存在内在的矛盾。通过对实际情况作适当近似 (忽略媒质对声波的吸收 ,且反射皆为全反射 ) ,求解波动方程 ,给出了两种方法所测电压信号的具体形式 ,由此指明两种实验方法各自的实验依据 。

驻波法声速测量仪的设计及数据处理方法

设计和制作了一款过程简单、测量误差小的全自动驻波法声速测量仪。实现对驻波场中各点声压大小的自动测量。利用该声速测量仪进行了声速测量实验并进行了数据处理。确定了声波的波长并计算出声速。大大减小了误差;根据波的时空双重周期性得到待测信号的频谱图,发现信号源频率不纯引起的次频共振现象是形成次峰和再次峰的重要原因。

基于三维声强法的吸声系数测量研究

传统的测量吸声系数的方法主要有混响室法和驻波管法,这类方法易受实验条件限制,在实际工程中的应用有一定的局限性。本文中使用四传声器,基于所测量的三维声强的矢量特性,通过前后两次分别测量被测试件和全反射板反射的声强幅值来计算相应的吸声系数大小,提出了一种新的测量斜入射吸声系数的方法;该方法在测量材料吸声系数的同时,还可以测出声波的入射角和反射角。首先进行了三维声强法测量吸声系数的原理分析;然后利用软件对该系统进行数值仿真,探讨了不同频段、不同吸声系数和不同入射角下吸声系数的测量误差;最后,利用该方法对3种材料进行实验测量,将结果与驻波管法测量得到的结果进行对比,并检验其方向性误差。结果表明:该方法在630~4000 Hz频段内测得的吸声系数与驻波管法测得的吸声系数的误差在±0.02~±0.10间,方向性误差在1°~6°之间;从0°到80°的不同入射角下方向性误差在1°~3.5°之间。

驻波法与相位比较法声速测量实验的对比研究

在驻波法声速测量实验中出现了次峰现象,由于次峰的干扰难以准确测量声速;在相位比较法声速测量实验中,也出现了类似现象,在不该出现一三象限直线的地方,出现了幅度较小的一三象限直线,容易导致测量出错.为此,搭建了全自动声速测量系统,通过数据采集卡采集信号,通过单片机和步进电机驱动器控制步进电机的转动,利用步进电机带动丝杠转动,从而实现声波接收器的运动.通过上位机完成绘图和数据存储.分别采用驻波法和相位比较法进行声速测量.在驻波法测量过程中,采用有效值检测模块将声波接收器产生的高频交变电压信号转化为直流电压信号;在相位比较法测量过程中,采用相位差测量模块实现相位测量的数字化.实验结果表明：驻波法和相位比较法各有优缺点.将两种方法得到的数据进行比较,可以更好地发现并消除次峰的影响,实现声速更高精确的测量.

基于最小二乘法的声速测定实验数据处理及分析

用振幅极大值法比振幅极小值法测声速的误差小和声波在传播过程中声压按指数函数关系衰减。

关于声速测量实验的研究与设计

就声速的测量实验三种测量方法,通过实验数据进行分析说明,便于提高实验者的实验技能。

三维声强测量系统的标定技术

三维声强技术的发展对于声学测量领域具有重要的意义,三维声强标定技术是保证三维声强测量精度的前提条件.采用传递函数法标定三维声强测量系统,并在全消声室中采用经标定后的三维声强测量系统测量正四面体传声器的幅值误差和方向性误差.为了简化计算,在保证精度的前提下将测量环境近似为平面波声场.由全消声室实测结果可知:采用文中所述三维声强校准系统可保证声强探头具备较高的测量精度,在f=1000Hz时,幅值误差仿真和实测的差值小于1. 4 dB,方向性误差仿真和实测的差值小于10°.

声速测定中换能器接收信号探析

对声速测定(超声)实验中接收换能器在入射波和反射波激励下,换能器的响应信号进行了分析.推导出了叠加信号的表达式,指出该信号为一振幅随位置周期性变化的简谐波,两相邻极值振幅时接收换能器相应位置差为半波长.