基于修正分数Poynting-Thomson模型的高压XLPE海缆绝缘评估

为利用频域介电谱准确评估高压交联聚乙烯(XLPE)海缆的绝缘状态,建立考虑直流电导率的修正分数Poynting-Thomson模型(分数P-T模型)以解析高压XLPE海缆的介电特性。首先,通过加速老化试验制备不同老化程度的高压XLPE海缆试样,并测得各组老化试样的力学、理化和介电数据。然后,应用修正分数P-T模型对实测介电曲线进行拟合,对比修正前后分数P-T模型表征实测介电曲线的效果。最后,通过仿真探究模型参数对介电曲线的影响规律,构建模型参数与绝缘程度之间的联系,将提出的老化特征参数与断裂伸长率(EAB)进行量化研究。研究结果表明,修正分数P-T模型能够准确拟合出不同老化程度高压XLPE海缆试样的介电曲线,提出的老化特征参数α、ε_(a)、ε_(b)和σ_(dc)可实现对高压XLPE海缆绝缘状态的量化评估。

考虑电导损耗对高压XLPE海缆低频介电特性的影响

随着海上风电的快速发展,高压XLPE海缆在海洋输电系统中承担着传输电能的重任。为了研究热氧老化对高压XLPE海缆频域介电特性的影响,本文在135℃下对XLPE试样进行加速老化试验,分别对不同老化程度的高压海缆XLPE试样进行频域介电特性测试。在分析实测试样介电特性时,发现有大量电导损耗和极化损耗相互叠加于中低频域内,影响了应用频域介电特性评估高压XLPE海缆绝缘老化状态的准确性。针对这一问题,本文推导出分离介电响应数据中电导损耗和极化损耗的方法。最后探究电导损耗对模型参数辨识精度的影响,并提出表征老化程度的特征参数。结果表明:高压XLPE海缆的频域介电曲线随着老化程度加深而向高频方向移动,且低频段内弥散现象越发明显;将复介电常数虚部中的电导损耗去除后能够提高Havriliak-Negami(H-N)模型参数辨识的精度;提取的特征参数弛豫强度?ε和高频介电常数ε∞能够表征高压海缆XLPE绝缘的老化状态,可实现高压XLPE海缆绝缘老化的评估。

基于静电信号和短时傅里叶变换的齿轮故障监测方法

传统振动监测需依附被检对象,从而引起振动干扰源激励的增多,使得变工况下齿轮振动信号的故障特征被干扰信号湮没。为了解决这一问题,以啮合齿轮组为研究对象,分析了静电监测信号的优势,推导了信号时频分析理论,提出了一种基于静电信号和短时傅里叶变换(STFT)的齿轮故障监测方法。首先,研究了静电监测技术机理,设计了带阻滤波器去除工频干扰,完成了信号预处理工作;然后,推导了短时傅里叶加窗变换的原理,并结合齿轮振动和静电实验数据,分析了其时频域信号特征;最后,搭建了齿轮故障监测平台,进行了齿轮啮合磨损区域静电监测实验,验证了从静电信号中提取出齿轮故障特征的普适性。实验结果表明:静电信号提取的齿轮特征频率为309.6 Hz,与齿轮实际啮合频率一致,静电信号的三维功率谱密度与齿轮转速、载荷呈现正相关关系;与齿轮的振动信号相比,静电信号包含的干扰频带少,且利用时频功率谱可凸显不同的故障信息。研究结果表明:采用静电信号能较好地获取变工况下齿轮的状态信息,克服了振动监测的不足,该齿轮故障监测方法具有一定的应用价值。

基于可听噪声时域测量的正极性单点电晕放电声压级分析

为了使可听噪声的时域结果直接应用于噪声评价中,根据声级计的基本原理和直流电晕放电产生可听噪声的随机性特点,叙述了将可听噪声时域测量结果转化为声压级的方法,即采用功率谱分析方法来计算可听噪声声压的有效值,同时实现对噪声信号进行时间计权、A计权及倍频分析等,从而实现了由时域数据获得频域声压级的目的。基于实验室内搭建的单点电晕放电可听噪声测试平台,获得了单点电晕放电产生的可听噪声的时域波形,将该方法与Labview噪声分析工具箱的分析结果进行对比,验证了本文方法的正确性。最后对单点电晕放电产生可听噪声的频域特性及声压级特性进行了分析。研究结果表明,单点直流电晕放电产生的可听噪声的声压级在可听的频率范围内(20 Hz^20 k Hz),随着电压增加而有所增加;电晕噪声在高频段(1 k Hz以上)内的A计权声压级相对较大。研究方法和所得结论可为对电晕放电产生可听噪声特性的深入研究奠定基础。

二极管电路的频域分析

分别利用二极管伏安特性的折线模型和指数曲线模型,借助Mathematica 5.0软件编写出频谱分析程序,并通过求解超越方程的数值解,对二极管非线性电路进行了深入的频域分析。结果表明,余弦电压经二极管电路后输出信号的频谱分布完全由输入电压的幅值决定,与输入信号频率f无关。输入电压的幅值较小时,除基波f外,输出信号中将会产生2f,3f,4f,5f,…等所有高阶频率成分;但随着输入电压幅值逐渐增大,3f,5f,…等奇次谐波相对幅值快速减小,除基波f外,输出信号中主要包含2f,4f,6f,…等偶次谐波成分。实验观测到的波形和对应频谱图与上述分析结果一致。同时指出了文献中的错误。

常见服装面料的太赫兹光谱研究

利用自建的太赫兹时域光谱系统对生活中主要的常见服装面料进行了实验研究,实验中首先对棉、毛、麻、丝、涤纶、氨纶、混纺等这7种典型面料分别进行测试,可以获得各自的太赫兹时域光谱,然后利用快速傅里叶变换关系分别对每个时域脉冲进行相关计算,最终获得这些面料的太赫兹频域光谱信息,尤其是样品的折射率和吸收系数等。研究表明,这些在可见光波段"不透明"的服装面料,在太赫兹频段几乎完全"可透视",且没有特征吸收峰,该研究对于进一步开展隐藏危险物的识别和成像具有非常重要的意义。

复阻尼振动方程频域解法中有关问题的研究

以地震反应谱的形式,阐述了复阻尼系统在频域求解过程中容易出现的问题。通过理论与计算分析得知,这些问题对反应谱计算有很大的影响。另外,还初步分析了时域精确法及频域分析方法的计算效率,认为时域精确法比频域分析方法的计算效率高。

多阻尼反应谱拟合的时域叠加法

提出了一种在时域内叠加窄带时程的方法,用于提高设计地震动时程对多阻尼目标反应谱的拟合精度。该方法首先利用传统的在频域内调整Fourier幅值谱的方法,生成以给定单阻尼反应谱为目标的初始加速度时程;然后通过在时域内叠加窄带时程进一步调整此初始加速度时程,以提高其对多阻尼目标反应谱的拟合精度。算例分析结果表明,该方法合成的设计地震动时程具有较高的对多阻尼目标谱的拟合精度。

产生时程分析用的高质量地面运动时程的新方法

研究了调整地震加速度时程历史记录以逼近目标反应谱的方法,得到了满足工程结构非弹性分析所需的高质量的地震地面运动加速度时程。一方面,利用短时傅立叶变换对实际地震记录进行时频分析,把修改的傅立叶谱逆变换到时间域可以得到新的地震加速度时程。另一方面,通过叠加单位脉冲响应函数,直接调整实际地震记录,也可以使其反应谱逼近规范的目标反应谱。结合整体调整法,上述两种方法都可以快速地由实际地震地面运动时程历史记录形成与目标反应谱高度一致的新加速度时程,并且保持原地震地面运动时程历史记录的非平稳性和持续时间。还开发了相应的程序ACOTAS。作为对比,又用传统的频域法进行了地震地面加速度时程历史的调整。相比之下,两种方法产生的时程历史的质量好、效率高。

在线监测环境下土木结构的模态识别研究

建立在线监测环境下结构考虑时效的模态识别计算方案。采用基于各测点加速度响应互功率谱的频域多参考点模态识别法来实现结构模态参数的抽取,从而绕过了监测环境下激励监测的技术难题;并用频域的平均法使识别参数的拟合曲线平滑和发现参数的变化趋势。通过对美国结构健康监测研究小组公布的Benchmark问题的第一阶段解析模型模拟加速度响应数据的识别,表明本文采用的算法有较好的识别精度和识别速度,是一个可行的在线监测环境下的模态识别计算方案。

ICP-AES-CID二维光谱的频率特性研究

本文对电感耦合等离子体原子发射光谱分析 (ICP AES)中电荷注入检测器 (CID)得到的二维光谱的频率特性作了研究。测量光谱经过傅里叶变换得到其光谱的频域分布。结果表明 ,测量光谱在频域中的信号可被分为两部分 :即低频信号和高频信号。前者代表有用的分析信号而后者代表背景和噪声。然而 ,不能采用简单滤除高频信号的方法来去除噪声 ,因为这样虽然高频信号没有明显改变但会使背景变形。

基于时域叠加的反应谱拟合的新方法

本文研究了反应谱拟合的时域叠加法,发现时域叠加法保留了实际加速度记录的全部相位特性和时变频谱特性,对原始地震动修改最小,在大多数情况下,可保留输入记录的非平稳特性和保持原始地震动的自然积分关系,是一种比较精确的方法。在此基础上本文提出了基于时域叠加的反应谱拟合的窄带时程反演构造法。该方法通过单自由度体系的稳态反应推导出窄带时程与反演输入时程之间的关系式,无需进行复杂的傅里叶逆变换,计算量小且精确简便,可非常方便地求出反演输入时程。通过本文方法可对任意时程波进行调整改造,改造后的地震动加速度时程既能与设计目标反应谱相符,又能保持原地震动加速度在时域上的特性,改造前后的时程波具有高度相似性。算例分析结果表明,本文方法合理可行,且拟合精度较高。

利用RFDF提取高荧光及噪声背景中的拉曼光谱

利用重采样频域滤波(resample frequency domain filter,RFDF)方法,提取高荧光及随机噪声背景下的拉曼信号.仿真结果表明,在设计适当的滤波器情况下,该方法能得到很好的拉曼信号提取效果.若要获得较高的拉曼光谱信号保真度,需考虑不同成分信号功率谱的混叠程度、光谱数据的分辨率和采样率、频域带通滤波器的设计形式及参数等影响因素.

基于近红外频域自适应分析法的电煤发热量模型研究（英文）

目前由于部分电站锅炉所用到的燃煤大多为配煤,在有些情况下,其复杂的物理化学特性导致难以获得高精确度的常规近红外定量分析模型,这给电煤发热量的在线检测带来了一定困难。针对该问题,深入研究了电煤近红外光谱时域和频域特征,提出一种能够通过全局优化策略自动在频域内建立最优近红外定量分析模型的新方法—频域自适应分析法。该方法首先将时域近红外光谱通过快速傅里叶变换转换为频域近红外信号;然后采用有效光谱能量率得到合适的频域信息范围;接着根据近红外光谱频域下的相关系数谱图、方差谱图以及谐波在频域中的坐标合理构建了频域信息量评价参数,利用该参数对模型输入变量的种群位置进行初始化;最后采用频域分区搜索和综合性能评价函数得到最佳建模方案。与此同时,结合电煤煤粉近红外图谱的特性,并以其发热量为待测目标对该方法进行了验证,取得相对较好实验效果,与传统方法主成分回归、偏最小二乘回归、反向传播神经网络以及基于遗传算法的偏最小二乘回归和支持向量机回归相比,该方法预测精度更高,并且有效避免了频域随机搜索潜在的过拟合和虚假有效模型的弊端,具有良好的应用前景。此外,该方法也可推广用于其他类型的光谱定量分析。

一种推广的互功率谱模态识别法及其在SHM问题中的应用

详细推导了多自由度结构多测点加速度响应的互功率谱模态矩阵展开式。进而给出了未知激励条件下基于各测点加速度响应互功率谱的频域多参考点模态识别法,同文献[1]相比,该法适用于更广范围的激励条件。在频域平均法的辅助下,对ASCESHMBenchmark问题的解析模型仿真加速度响应数据进行识别,结果表明该法有较好的识别精度,是一个有望应用于在线监测环境下的模态识别算法。

凸型色散分布光纤产生超宽超连续谱的研究

提出了色散渐减光纤的一种新型色散分布模型。从频域的全场方程出发,利用数值计算对该种光纤中超连续谱的产生进行了比较深入的分析和研究。研究表明,该种光纤相比常规色散平坦渐减光纤可以产生更宽的平坦、超宽超连续谱,其平坦谱宽可达1000 nm以上。进一步研究表明,超连续谱的形成主要源自于光纤的自相位调制和各阶群速度色散的共同作用,同时自陡峭、受激拉曼散射等高阶非线性效应对超连续谱的形成也有着非常重要的影响。

S型非线性调频信号的谱修正脉压研究

首先阐述了非线性调频信号的设计原理,介绍了S型非线性调频信号的波形设计方法。针对匹配后脉压主副比还不满足雷达工作的实际要求,对匹配后输出波形采用谱修正技术,对一组不同BT值的信号进行了仿真,与频域加窗方法进行了对比。仿真数据表明此方法提高了脉压后的主副比,且SNR损失和主瓣展宽小,有一定的实用性,并对其数字脉压的工程实现有一定的指导意义。

复阻抗谱数据采集与预处理方法

以双频方波作为复阻抗系统的激励(输入信号)。对时域输入和输出信号进行离散采样,作傅氏变换求得电流和电压信号之实、虚分量(或振幅、相位)谱。用电压谱与电流谱作复数除法(归一),获得复阻抗谱。用“周期分段”法或“随机分段”法作时域信号平滑预处理;用三次样条拟合作频域信号平滑预处理。

连体结构分区风振响应及荷载相关性分析

以台州火车站站房与雨棚的连体结构为工程背景,采用风致抖振响应频域计算方法,分析不同荷载加载方式的风振响应;同时根据常用相干函数表现形式采用不同的方式处理荷载谱交叉项,并分析不同处理方式对风振响应的影响。对于由动力特性差别较大的结构组成的连体结构,响应计算所用荷载可以采用分区同步测压数据;用于风振响应计算的荷载谱交叉项可以只取其实部,反映测点风压间的相干函数应采用荷载谱实部计算拟合。

核电厂楼面反应谱的人工合成地震动时程方法对比分析

为满足核电厂核岛内部结构、系统和部件(SSCs)的抗震分析需求,采用2种典型算法(频域调幅法和时域叠加法)来合成匹配核岛内部楼面反应谱的人工时程。通过算例分析,对比2种算法在反应谱匹配精度、时程非平稳特性、相位、基线漂移等方面的优缺点及其与美国核管理委员会(NRC)颁布的标准审查大纲(SRP)第3.7.1节要求的符合性。结果表明:在反应谱匹配精度(特别是多阻尼反应谱)、时程非平稳特性的改变、基线漂移的控制上,时域叠加法均优于频域调幅法;但频域调幅法可较完整地保留种子时程的相位信息,适合于SRP 3.7.1对时程相位有特殊要求的分析。