声波的多尺度分解与颗粒粒径分布的实验研究

利用颗粒运动碰撞壁面产生声波的机理以及多尺度小波分解方法,建立了Hou-Yang方程,揭示声波信号在各尺度的能量分率分布特征及粒径分布的定量关系.通过在φ为150 mm流化床冷模装置中,分别对多种聚乙烯颗粒体系进行流态化实验,确定了声波信号的小波分解的最优尺度数为7.并通过实验分析得到的单一j粒径与混合粒径的能量比λj、单一j粒径颗粒的特征谱图和混合粒径的能量谱图,实现了冷模装置和工业热态操作中流化床壁面局部区域的颗粒粒径分布的在线测量,其测量值与取样筛分分析值的平均偏差均小于15.8%.应用Hou-Yang方程还可及时预测床内颗粒粒径的异常分布,判断颗粒团聚的产生.     

采用数字图像处理的机制砂粒度级配检测方法

针对振动筛分法存在筛网破裂和颗粒原有尺寸损坏的不足,开发一套机制砂检测系统.基于数字图像处理的方法,系统提取颗粒的轮廓特征.研究不同的等效粒径表征算法,并采用等效椭圆Feret短径作为等效粒径.对花岗岩和石灰石两种材质的机制砂进行重复性实验.实验结果表明:去除粉尘对降低测量误差有重要作用;系统测量的各粒度区间体积比与筛分法最大误差为3.26%,最大重复性误差为1.80%;细度模数与筛分法最大误差为0.08,最大重复性误差为0.04;花岗岩粒测量结果比石灰石更接近筛分法.     

基于神经网络的水平管三相分层流相分率测量

将采用伽马射线测量的高能计数和低能计数作为输入参数,截面含水率和含气率作为输出参数,构建了预测水平管油气水三相分层流相分率的径向基函数神经网络.通过设计的相分率标定装置获得了神经网络的学习样本.在一内径为80mm的大型油气水三相流实验环道上进行了预测效果检验实验,结果表明,神经网络预测值与实测值非常吻合,含气率预测最大误差为3 6%,含水率最大误差为2 5%,有效地克服了传统双能伽马密度仪对流型敏感,不适于分离流动测量的问题.     

透水混凝土抗冻融性能试验研究

为研究骨料粒径和目标空隙率对透水混凝土抗冻融性能的影响,在0. 31水胶比下,使用4. 75～9. 50 mm、9. 50～16. 00 mm、16. 00～19. 00 mm 3种不同粒径的骨料,分别配置目标空隙率为11%、16%和21%的3种透水混凝土,并进行冻融性能试验.试验中测试了透水系数、实际空隙率、抗压强度、抗折强度等指标,采用快冻法对其冻融性能进行了研究.试验结果表明,空隙率为11%和16%的各种粒径骨料混凝土的冻融指标能达到F50,而空隙率21%的只能达到F25.在满足透水性能要求的前提下,小粒径骨料成型透水混凝土的强度高、抗冻融性能好.     

天然气水合物储层颗粒级尺度微观出砂数值模拟

构建颗粒级尺度的天然气水合物储层地层砂颗粒结构模型,在此基础上进行天然气水合物储层颗粒级尺度微观出砂过程和形态模拟,研究出砂机制和出砂形态及其影响因素。颗粒结构模型根据地层砂粒度分布曲线随机确定颗粒直径、圆球度系数及位置倾角,根据测井曲线利用随机方法表征颗粒胶结强度和水合物饱和度的随机非均质性分布和粒间应力。使用水合物强度比例系数和影响系数表征水合物分解对胶结强度的影响。根据构建的颗粒剥落判别模型,结合水合物分解模型,建立颗粒剥落孔道延伸扩展模拟及出砂形态模拟方法。结果表明:对于胶结强度较低的高水合物饱和度储层,出砂首先从孔壁边界上开始,沿胶结弱面不均匀扩展形成类蚯蚓洞形态,最终总体呈现前端类蚯蚓洞与后端连续垮塌的复合出砂形态;水合物分解会大幅度降低储层强度,生产过程中出砂前沿与分解前沿非常接近;随着初期生产延续,最大剥落出砂粒径由16μm降低为6μm,剥落出砂速度呈上升趋势;水合物饱和度及其分解对出砂形态和出砂速度有明显影响;水合物饱和度越低,其分解对储层总体内聚强度的影响越小,越不容易出砂;饱和度为0.4、0.3和0.18时的砂粒剥落速度分别约降低到平均水合物饱和度0.48对应的砂粒剥落速度的80%、69%和58%。     

多尺度二维数字图像相关测量系统及其应用

为了实现全场多尺度变形测量,利用三轴电动平移台、4台高分辨率相机、3个不同放大倍数的远心镜头和1个显微镜头组成了多尺度二维数字图像相关测量系统,采用该测量装置可实现从宏观到微观尺度的变形测量.实验结果表明:通过置于高精度三维可控平移台上的二维数字图像相关测量装置,可实现任意微区的跟踪观测.经过标定的测量系统可以对观测区域实现测量尺度的任意切换,达到所需要的测量精度及观测要求.最后对贝氏体钢腐蚀后的表面纹理进行了数字图像相关测量.该测量系统对于裂纹尖端力学行为的研究具有很好的应用前景.     

排水路面沥青混合料的 连通空隙影响分析

通过成型不同级配排水沥青混合料试件,测算连通空隙率,进而分析影响连通空隙率的主要因素.结果表明:相同级配的混合料的连通空隙率受沥青粘度的影响,普通70#沥青、橡胶沥青、高粘沥青混合料的空隙率都在19%左右,但连通空隙率分别为14%,11%,8%,相差较大;当具有相同沥青膜厚度及相同空隙率时,公称粒径越大,连通空隙率越大,连通空隙率在OGFC-5到OGFC-10的涨幅最大、OGFC-10到OGFC-13的涨幅不明显;随着筛孔2.36mm通过率的增大,空隙率与连通空隙率均随之减小,且空隙率与连通空隙率之间的差值会逐渐增大,当空隙率为15%时,连通空隙率已不满足排水性能的要求.     

超声衰减谱法颗粒粒径测量中遗传算法参数优化

在超声衰减谱法测量颗粒粒径分布的反问题求解中,反演算法至关重要,遗传算法作为一种全局最优化算法,其参数优化对于颗粒粒径分布反演效果极其关键.从最大代数、种群尺度、交叉和变异概率等参数优化角度,对于服从3种典型分布函数的颗粒系进行数值模拟.研究发现,当最大代数为300、种群尺度为60、交叉概率范围为0.4~0.85、变异概率为0.045~0.08时,获得的反演结果与设定值较吻合.在此优化参数下的数值算例和对两种玻璃微珠-甘油悬浮液样品的实验超声衰减谱反演,进一步验证了此优化参数下遗传算法具有较好的稳定性和抗噪性.     

垂直管中气-水-泡沫三相管流空隙率实验研究

空隙率是计算气-水-泡沫三相管流压力、温度的重要参数,准确预测气井中气-水-泡沫三相管流空隙率大小对泡沫排水采气工艺技术的高效实施及方案优化至关重要。目前关于气-水两相管流空隙率模型研究较多,而气-水-泡沫空隙率研究相对薄弱。因此本文通过开展气-水-泡沫三相空隙率测量实验,研究了泡排剂浓度、气量、液量对空隙率大小的影响规律。基于漂移模型,考虑泡排剂浓度、气液表观流速、密度、滑脱速度等参数,建立了适用于垂直管的气-水-泡沫三相管流空隙率模型,并分别利用145组实验数据和602组文献数据验证了模型的准确度,预测实验数据时平均相对误差2.24%,平均绝对误差2.47%,预测文献时平均相对误差-4.65%,平均绝对误差为6.21%,证明新模型计算精度较高,可满足工程需求,新模型的提出可为泡沫排水采气工艺技术的高效实施和方案优化提供理论指导。     

基于动态光散射法测量量子点粒径的实验方法

动态光散射技术是进行纳米及亚微米颗粒粒径测量的一种有效方法.通过对量子点特性和动态光散射系统的分析,提出了一种基于动态光散射测量量子点粒径的实验方法,构建实验装置并进行测量与分析.通过CONTIN算法反演量子点粒径,并与电子显微镜和粒径公式得到的粒径数据进行比较,证明动态光散射法是测量量子点粒径的一种有效的方法,为量子点光学特性的快速分析提供了一种新的途径.     

基于鱼眼镜头的树高测量方法

为解决当前测量树高方法中存在测量误差大、测量不便等问题,提出一种基于鱼眼镜头的树高测量方法.该方法首先利用鱼眼镜头成像模型确立世界坐标系到图像像素坐标系的变换关系;然后以畸变系数的等距投影模型为基础,利用Scar-amuzza鱼眼相机标定方法求解参数并建立测量系统模型;最后利用图像处理技术对实验图像进行轮廓提取、分割及极值点提取,实现对树高的测量.通过所提出的测量方法对树高进行测量,实验结果表明:测量方法的测量误差在-0.196～0.195m,树高测量最高相对误差为2.75％,平均相对误差为1.505％,说明该方法有效减小了测量误差,具有很高的精确性,同时测量方法简便,可操作性强.     

卷帘式快门CMOS数字相机测速算法

为精简相机测速成图像的处理过程, 在研究卷帘式快门相机的工作原理及特点的基础上, 建立了三维空间目标与相机成像目标间的透视投影模型, 并对空间运动目标和平面运动目标的测速算法进行了详细的理论推导和实验测试。结果表明, 采用卷帘式快门CMOS数字相机的测速方法可准确测量平面运动目标的位姿和速度, 测试结果可靠, 测速精度误差在允许范围内（3%）, 在未来的交通监管领域有广阔的发展空间和应用前景。     

Void damage model and service life prediction for solid high polymer

Based on the analysis of three void damage variety models, this note presents (i) a method that regards the void content as a damage variation of the grain and (ii) a geometric model for micro-unit of void damage. Equations of the void damage variety containing void content are analyzed. This work is focused on the measurement of internal damage level and the damage variety estimation is directly related to the life predication in the practical engineering applications. Nowadays, the critical service life of the solid grain/polymers is usually presumed at domestic and international level. The strength or strain reduction of 20% or the stabilizer consumption of 50% is generally regarded as a critical storage life of the solid grain/polymers, and the service life is predicted by the extrapolation method on Anhenius formula. The applications, however, show that the above method is unreliable and has significant errors. With the aid of the discontiguous automatic measuring device of real time volume deformation and void content, the master curve of void damage variety, the storage service life and the surplus life of a solid rocket grain are obtained. Since the critical storage life has been measured, and the accuracy of the service life prediction has been greatly increased. It is a novel ideal and a break-through technique.     

虚拟关节臂式坐标测量机模型的构建与验证

关节臂式坐标测量机的测量误差受到众多因素的影响,且由物理构件带来的误差无法被消除。为此,笔者旨在构建一种虚拟关节臂式坐标测量机。首先,采用 D-H 矩阵建立其运动学模型,其次,利用 PC-DMIS 测量软件分析测量机数据并对模型的精确性进行检验,最后使用蒙特卡罗法和测量机模型完成仿真测量。通过与实际参数构建的模型、制造商参数构建的模型相对比,可知所构建测量机模型的测量精度能够满足要求。仿真结果表明提出的模型构建与验证方法对坐标测量的应用具有较高的工程价值。     

机制砂混凝土抗滑性能的影响因素分析

为了研究机制砂混凝土路面抗滑性能的影响规律,采用摆式摩擦法与表面回弹法,研究了水灰比、砂率、机制砂掺率、石粉含量等因素的影响,基于灰色系统理论对各影响因素进行了重要性排列。研究表明,机制砂抗滑性能低于天然河砂,石粉会显著改变机制砂混凝土的表观构造,各影响因素之间灰色关联排序为砂率水灰比石粉含量机制砂掺率,根据以上结论设计了机制砂混凝土抗滑性能预测模型,经验证此模型与试验实测值相关性较好。     

航空相机焦距CCD精密测量系统

针对传统焦距测量方法误差较大(0.24%)的问题,提出了一种测量航空大孔径相机焦距系统,论述了系统的测试原理和组成.该系统采用长焦距平行光管和面阵CCD(Charge Coupled Devices)摄像头接收图像,利用动态扫描和灰度质心法,有效地测量最佳图像位置和尺寸,使CCD上的图像分辨率达到光敏元尺寸的1/10,焦距的测量精度达到了0.1%,从根本上克服了传统测量方法的误差.与传统方法相比,实现了航空相机镜头焦距的实时在线精确测量和实际成像面位置是否正确的精确判断.     

机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响机理

为探究机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响及其变化规律,采用固定砂石体积法和改进的全计算法配制了5组机制砂掺量(0、30%、60%、80%、100%)的自密实轻骨料混凝土,并与2组机制砂掺量(0、100%)的自密实混凝土对比,测试了各龄期下混凝土的碳化深度,并通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)对比研究了自密实轻骨料混凝土和机制砂自密实轻骨料混凝土碳化前后的微观结构。结果表明：随着龄期的增长,混凝土碳化深度不断增加,但碳化速率前期较大,后期较小;机制砂的掺入能够细化孔结构,提高硬化浆体和骨料过渡界面区的密实度,轻骨料特有的内养护机制能够改善骨料水泥石过渡区界面结构,均可提高混凝土的碳化性能。最后,得到了关于机制砂掺量的自密实轻骨料混凝土碳化深度预测模型,可为机制砂自密实轻骨料混凝土耐久性预测提供参考。     

动态测量误差灰色模型插值预报理论及应用

根据灰色建模机理和特点 ,分析动态测量中灰色模型插值的可行性 ,提出动态测量误差白化生成的灰色预测模型用于插值预报的方法。且进一步以长光栅动态测量系统为对象 ,将所获得的动态测量数据建立误差预报灰色模型 ,并对离散点进行动态测量误差插值预报。实践证明 ,灰色模型插值是正确的和有效的     

卷帘式快门CMOS数字相机测速系统标定技术

为了实现对高速公路车辆速度进行限制, 建立了基于卷帘式CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）图像传感器的相机测速系统, 并对该系统采用的标定技术、 测速算法等进行了研究。卷帘式快门数字相机测量速度是利用卷帘式快门曝光, 具有一定的延时, 对运动物体拍摄会产生一定的畸变, 通过对图像的畸变部分进行图像处理和计算, 即可得到运动物体的速度参数。根据相机成像的几何原理, 分析了相机的标定原理, 根据相机测速时的特点, 提出了简单、 有效的标定方法。进一步研究了相机标定和测速的实验方法和步骤, 进行了标定及测速实验。经实验验证： 利用卷帘式快门CMOS数字相机方法对运动目标测速值较精确, 误差在2.5%以内。基本满足高速公路相机测速系统精度要求。     

基于畸变分离的摄像机标定方法

在摄像机标定过程中,为了避免对摄像机模型中的畸变系数进行多次重复标定,提出一种将二阶径向畸变系数与摄像机模型分离的标定方法.该方法利用畸变形成的围线面积作为畸变评测函数,用模拟退火原理改进粒子群算法的惯性权重和学习因子;然后用改进的粒子群算法标定摄像机的畸变系数和图像中心点坐标,最后计算其他的摄像机参数.该方法无需预先知道摄像机的任何内外参数,算法简单,易于实现.实验表明,该方法与传统的非线性优化方法相比,图像坐标的平均反投影误差明显减小,而且具有更好的鲁棒性和精度.