多频率组合波形阵风场模拟与测量研究

基于数值模拟方法选取设定FL-51风洞阵风发生器的装置参数,如发生器叶片的数量、展长、弦长及间距等。发生器采用液压摆动缸独立驱动形式,可模拟正弦波、三角波及随机波等多种波形的多频率组合运动,同时能够减少安装传动件,并提升发生器性能。通过阵风场校测结果表明:叶片能够实现摆动频率为0 Hz~15 Hz,在校测范围内发生器产生的正弦流场较均匀;在来流风速40 m/s、叶片摆动频率为10 Hz、摆角为15°时,最大阵风幅值为8.5 m/s。地面测试与流场校测结果表明:该文所提出的阵风场模拟技术可以实现低速风洞多频率多波形组合运动,为风洞试验提供复杂的阵风流场。

全波形发射电流激发下地面瞬变电磁法磁场特征

在过去四十年,大部分关于瞬变电磁法的三维建模和反演研究都聚焦于磁场时间导数,而对于磁场数据研究并不多见.如今,随着超导量子干涉仪(SQUID)技术日益成熟,基于磁场数据的瞬变电磁法探测案例逐渐增多.基于矢量有限单元法,采用频谱法和时步法分别实现了适用于瞬变电磁法磁场数据的三维正演.以低阻覆盖层下的良导体和均匀半空间中板状良导体模型为例,研究了全波形发射电流激发的瞬变电磁法磁场及其时间导数特征,并探讨了二者对深部良导体的探测能力.正演计算结果表明:由于受发射电流全波形效应影响,晚延时磁场随目标体电导率增大而先增强、后减弱,然而即使不考虑全波形效应,磁场时间导数也呈现上述规律;在高阻和低阻围岩情形中,磁场比其时间导数对深部良导体反映更加灵敏,并且晚延时磁场比其时间导数更不易受地磁场背景噪声干扰,说明磁场比其时间导数更适合于深部良导体探测.需要注意的是,发射电流全波形效应降低了瞬变电磁法对深部良导体的识别能力,建议在瞬变电磁法对块状或脉状金属硫化物矿床探测时,尽量采用低基频发射电流波形.

基于里德伯原子天线的低频电场波形测量

里德伯原子的高极化率可以实现电磁场的多维度参数测量.本文利用室温里德伯原子构建原子天线,基于原子天线将低频电场幅度信息转化为强度信息,从而实现低频电场的参数测量.实验采用双光子激发制备铯原子里德伯态,通过阶梯型电磁感应透明(electromagnetically induced transparency,EIT)光谱实现里德伯原子量子态的检测,基于内置电极技术在室温原子气室导入k Hz频段低频电场.电场中里德伯原子的Stark频移会在EIT过程导致双光子失谐,从而引起EIT光谱频移和强度变化.在弱电场条件下,EIT光谱频移可以忽略,EIT透射强度与输入低频电场强度近似为线性关系,基于该效应可以实现低频电场的波形、幅度、频率等参数测量.

50~120kV脉冲X射线参考辐射场建立及剂量率测量

为满足国内医疗、安检等脉冲辐射场所对剂量监测仪表准确溯源的需求,基于栅控技术建立满足规范和标准要求的50~120 kV毫秒级脉冲X射线参考辐射场,其脉冲宽度在1~6 300 ms范围内可调。通过对该辐射场的管电压稳定性、剂量线性、重复性、脉冲波形等关键参数进行研究测试,建立脉冲X射线参考波形,并使用30 cm3的圆柱电离室开展脉冲剂量率测量研究。结果表明,管电压预设60 kV时,介入法、非介入法测量管电压的相对偏差均不超过±1.5%;可输出参考波形脉冲的最小脉冲宽度为20 ms,在1 m处95%均匀辐射野直径约为5.5 cm;且N系列、RQR系列辐射质条件下的剂量率范围可分别扩展至0.002~10 mGy/s和0.03~250 mGy/s,可用于防护仪表的量值溯源。

柱坐标系下浅海传播声场时域有限差分预报方法

直角坐标系下的时域有限差分方法在水声传播仿真时由于计算量太大而较少应用。文章利用时域有限差分方法推导了柱坐标系下的声波方程的近似表达式,结合复频移完全匹配层建立浅海声传播模型,在减少计算量的同时准确预报了传播信号声压的时域波形、传播声场的时空演变过程以及频域传播损失曲线。在柱坐标系下使用时域有限差分方法仿真Pekeris传播环境声场并与简正波和波数积分模型进行对比,分析了时域有限差分水声传播模型的适用范围。结果表明,时域有限差分方法仿真浅海中近程传播声场精度较高。模型的稳定性与时间和空间网格大小有关,声源频率越高,空间和时间网格划分越小,计算量越大。数值离散带来的频散误差累积会导致远场传播声场计算不准确,因此时域有限差分水声传播模型更适用于低频中近程声场计算。

激光选区熔化波形进风道结构设计仿真及实验研究

在激光选区熔化增材制造设备中,风循环系统不仅起到防氧化的作用,更重要的是在成形区形成的风场可以将成形过程中金属粒子产生的黑烟、飞溅等工艺副产物带走,而这也对成形件的质量有着重要影响。基于目前南京中科煜宸RS450型激光选区熔化成形设备存在的金属粒子飞溅、黑烟残留问题,运用SolidWorks、AnsysFluent等软件对风道与整体成形仓成形区域的流道进行仿真模拟,再结合实际需求以及模拟效果提出波形进风道新型吹风结构并进行优化。通过仿真数据表明,成形过程中产生的飞溅、黑烟残留过多是由于成形区风场分布不均匀造成的。经过仿真优化,极大地改善了风场分布不均匀的情况,并通过实验予以验证。采用优化后的波形进风道结构进行试件的致密度实验,也得到极大改善。

一种小型脉冲场探头校准装置研究

横电磁波(TEM)小室是一种常用的电磁场发生装置。文中设计了一种脉冲场探头校准用的两端呈锥形过渡段、外导体两侧开放式的TEM小室。通过分析被校准电场传感器探头尺寸、TEM小室特性阻抗等需求,优化设计了TEM小室的高度和宽度。通过频谱分析计算电磁脉冲能量占比的频率分布,确定TEM小室的频率需求,并分析了在0 MHz~300 MHz频率范围内TEM小室的电压驻波比和S参数,以及场分布的均匀性和场波形。通过试验验证,证实了所设计的TEM小室反射小于-17 dB,插入损耗小于1 dB,加载脉冲源后场波形满足脉冲场探头校准的需求。

Frequency-time Domain Shielding Effectiveness of Materials and Their Strong Electromagnetic Field Test

To describe the shielding ability of materials accurately and comprehensively,the frequency-domain and time-domain shielding effectiveness(SE) of material is investigated.The relevance between them was analyzed based on the minimum phase method,and the time-domain SE can be derived from frequency-domain SE.The SE of an energy selective surface(ESS) made of a novel material is investigated,and the relationship between SE and radiation field intensity are analyzed.The results show that not only material,but also the intensity of radiation electric field shows influence on SE in its frequency; for some materials,the dependence of SE on radiation electric field intensity needs to be considered.Therefore,it is necessary to research on the SE of shielding material in high-intensity electromagnetic environment.

鄂尔多斯盆地苏里格气田苏5区块盒8段-山1段波形约束建模反演及模拟

为解决鄂尔多斯盆地苏里格气田苏5区块盒8段-山1段强非均质薄储层预测问题,提出了波形约束建模反演及模拟方法。寻找地震波形与沉积相、测井相之间的对应关系;建立测井曲线-地震波形间的井震关联数据库,在地震波形约束下构建初始模型;以此为基础开展速度反演、伽马模拟。波形约束建模应用于地震反演可以起到良好的相控作用,提高了反演分辨率和预测精度,可更好适应强非均质薄砂体预测需求。

雷达波形通用调制引擎设计

针对软件化雷达复杂调制波形高效灵活产生的问题,以相干处理间隔为更新周期将复杂调制脉冲串抽象描述为波形矩阵,提出一种调选分离的雷达波形产生方式,降低了上位机的计算量以及到硬件的传输延迟。在此基础上,设计了一种基于现场可编程门阵列(field programmble gate array, FPGA)的雷达波形通用调制引擎,可实现波形产生与波形样式解耦、波形优化/选用与波形产生解耦。基于商用现货(commercial off-the-shelf, COTS)的系统测试表明,通用调制引擎可灵活支持脉内任意调制、脉间波形捷变以及初相、频偏、幅度、重复间隔等脉间参数调制,为软件化雷达波形产生与灵活运用提供设计参考。

低声爆超声速客机声爆预测及不确定度量化分析

声爆精确预测问题是制约超声速客机技术突破的关键瓶颈之一。由于大气来流条件不断发生波动存在不确定性,为得到更可靠的声爆近/远场信号,需考虑来流参数的不确定性对声爆预测结果的影响,并甄别其中影响声爆预测的关键性因素,为工程实际应用提供有价值的参考。本文基于CFD声爆近场信号模拟和增广Burgers方程的声爆远场信号预测方法,对第三届声爆预测研讨会(SBPW-3)的C608低声爆超声速飞行器开展了声爆信号特性分析。首先,采用约5021万非结构混合网格半模计算了近场过压值,并研究了远场地面波形计算的时间和空间网格收敛性。接着,分析了基准状态下复杂近场流动特征及地面波形特征,通过与C608飞行器公开数据对比,验证了该方法和自研程序的准确度。此外,研究了不同物理模型和大气相对湿度对地面波形的影响。在此基础上,运用基于非嵌入式多项式混沌(NIPC)方法开展了对不同来流参数(来流马赫数、来流攻角和单位雷诺数)的不确定度量化分析和敏感性分析。结果表明,在给定的输入变量不确定度条件下,地面波形波峰与波谷处过压值变化明显。相比而言,来流单位雷诺数对地面波形过压值的影响显著低于来流马赫数和来流攻角的影响。

丘东气田西山窑组波形指示反演砂体识别

丘东气田西山窑组发育一套以扇三角洲前缘为主的灰色砂岩,其是主要的含气层段。为了查明砂体的分布规律,通过测井曲线敏感性分析发现:有效砂岩主要集中在高波阻抗区域,非储层主要集中在低波阻抗区域,可以明显区分砂泥岩,分界线在8000(g·m)/(s·cm^(3));深侧向电阻率RLLD曲线相较于自然伽马、自然电位等测井曲线,对岩性的识别敏感度较大,因此选用RLLD曲线重构进行波形指示反演。在平滑半径、有效样本数、频率参数等反演参数对比分析的基础上,对重构后的波阻抗曲线开展反演工作。反演结果表明,垂向上对较薄砂体的识别能力大大增强,反演精度较高,可以刻画出厚度5 m左右的单砂体;砂体分布从南往北逐渐减薄,东北部砂岩不发育,物源主要来自南部。经后期钻探验证,该方法有效增强了对砂岩的识别能力,缩小了岩性气藏的勘探范围,提高了钻探成功率。

基于Resnet的雷电电场波形识别与分类

雷电更多时候会给人们的生产生活带来灾难性的打击,因此雷电的观测与预警作为防雷减灾工作的基础和前提就显得格外重要。在人工智能技术不断发展的背景下,图像识别作为人工智能的一个重要分支,已在各个领域得到了广泛应用。基于雷电发生时所收集的电场波形图像数据,利用卷积神经网络构建了图像识别模型,根据不同类型雷电电场波形的特征作为数据集分类的判定标准且保证数据量充足,对网络模型进行逐步优化以提高图像的识别率,最终实现雷电波形的快速分类,获取雷电定位信息达到实时定位的目的。

舰船雷击瞬态电磁场时空分布特性

针对舰船在遭受雷击时表面瞬态电磁场分布特性问题,搭建了舰船雷击瞬态电磁计算模型,计算研究了舰船不同位置注入雷电流A分量时,舰船表面电磁场分布与雷击路径、雷击电流波形以及舰船空间位置等的关系。研究结果表明:舰船表面电场强度和磁场强度波形的变化与雷击电流波形密切相关,雷击电流达到峰值时,舰船表面电场强度和磁场强度达到最大值;舰船表面的电场强度和磁场强度,在雷击点附近最大,整体上随与雷击点之间距离的增大呈指数衰减关系;雷电流泄流路径越短越宽,路径上电场强度和磁场强度衰减速率相对越快,磁场强度随距离变化的衰减速率大于电场强度。此外,曲率半径小的舰船结构,表面电磁场强度相对较大,舰船墙壁与甲板交界处电磁场强度较小,墙壁与甲板起到了电磁屏蔽作用。

野战车载相控阵雷达综合抗干扰技术

因受限于武器平台,野战车载雷达对雷达载荷体积和重量有严苛限制。为此,提出了一种综合运用空、时、频域多手段精细化抗干扰方法,在有限设备量的前提下优化了雷达的综合抗干扰功能,并在某新型野战车载防空武器系统中得到应用。外场实测数据和试验结果验证了该方法的有效性。

基于FPGA的任意波形发生器设计

为了克服传统信号发生器结构复杂、便携性差、任意波形输出操作繁琐、户外测试供电难的不足,本文基于DDS技术,采用FPGA和STM32控制器设计了任意波形发生器,通过屏幕或上位机可以设置波形参数,频率相位可调,集成化程度高,采用直流供电,具有良好的便携性和易操作性。实验测试表明,所设计的任意波形发生器能够输出不失真的0.0291 Hz~500 kHz的常见波形以及任意波形,幅值可调、稳定度高,具有良好的频率范围和分辨率,能够满足实验室使用精度要求,方便现场试验,具有较高的实用价值。

高海拔500kV三相变压器现场长时全压空载试验技术研究

本文中作者对国内首次高海拔条件下500kV大型三相组装式变压器现场全电压长时空载试验情况进行了介绍,包括试验设备配置与试验方法等,分析了升压过程及持续加压过程中空载损耗连续测量水平、无功功率、电压电流谐波以及波形相似度等特征参数,提出了将连续空载测量水平、波形相似度等指标纳入空载试验诊断判据,为高海拔条件下开展大型变压器现场长时空载试验提供借鉴。

潮汐地电场谐波和各向波形的影响要素

潮汐地电场表现出近正弦形态,形态持续全天属TGF-A型,只在午前午后出现属TGF-B型,两类潮汐地电场前5阶谐波周期分别是23～24、12、7.9、6、4.8 h.不同场地的潮汐地电场振幅谱可能有差异,周期变化的径向、切向月球潮汐力的振幅谱也存在差异.岩石裂隙面分布不同,则各向潮汐力对裂隙的作用效果不同,这可能是导致潮汐地电场振幅谱差异的因素.同场地,岩石裂隙优势走向可能会导致潮汐地电场各向波幅、稳定性特征出现较大差异,沿裂隙优势走向的潮汐地电场波幅大、稳定,垂直裂隙优势走向的波幅小、稳定性差,网络状裂隙易使潮汐地电场各向波形特征接近.利用潮汐地电场波形特征及振幅谱,可能判断出岩石裂隙水渗流方位、裂隙面方向,在数个场地裂隙优势走向的分析结果与应用区域应力场或局部应力场的分析结果一致.

温度梯度场下电缆本体脉冲电声法空间电荷测量声波纠正

采用脉冲电声(PEA)法测量电力电缆本体空间电荷时会因电缆筒柱形结构和温度梯度场的作用而使PEA声波在电缆本体中的传播声速发生变化,导致空间电荷测量波形幅值的衰减和采样时间的变化。为此,首先研究了温度梯度场下交联聚乙烯(XLPE)电缆本体PEA测试信号的纠正问题。实验研究发现:PEA系统中声波沿XLPE电缆绝缘径向传至压电传感器时,不仅会受到与切片试样中相同的吸收衰减和散射衰减,而且会因电缆的圆柱型结构而导致声波辐射面扩大并发生扩散衰减,扩散衰减与声波所在位置的半径的平方根成反比;温度梯度场下声速沿电缆本体绝缘径向呈线性分布,且温度越高,声速就越低。然后将电缆本体中声波衰减因子离散成1个传递矩阵,针对试样处在常温和温度梯度场下的不同情况,分别在频域下获取了整个电缆本体绝缘中的空间电荷恢复方程;同时为解决不同温差下以时间为横坐标来比较空间电荷的位置分布的困难,采取将时间轴转换为对应的试样厚度方向的距离来进行比较。纠正结果表明该纠正方法是有效的。

四川芦山M_S7.0和汶川M_S8.0地震前地电场变化研究

应用四川芦山Ms7.0和汶川Ms8.0震中周围部分地电场观测台站的资料,主要利用地电场波形比较和极化方位变化两种方法,并结合观测台站的工作日志,对两次地震前地电场观测资料进行了分析研究,并得出：芦山Ms7.0和汶川M8.0地震前部分台站地电场波形出现变异现象,主要表现为两种形式：日变波形的畸变（如盐源台和泸沽湖台）和相应时段地电场频谱特性出现变化,这些变异基本上出现在震前1～2个月内;利用两次地震前地电场观测的日均值计算了部分观测台站的地电场极化方位,发现在震前地电场的极化方位出现了大幅变化,最大变化幅度达160°,最小变化幅度也有10°;初步研究还发现,两次地震前夕,震中周围部分台站极化方位的正向或反向延长线,相汇集的区域与地震的震中有一定联系;对于研究所得结果,从地震电信号的产生机制和震源特性方面进行了尝试性理论解释.