一种移动水声跳频通信接收系统的幅度均衡电路

介绍一种适用于移动水声跳频通信接收系统的幅度均衡电路,电路采用初级放大—滤波—次级放大(反馈至初级放大)的闭环信号调理机制,可将调理后的输出信号稳定在某期望量值附近,能有效解决移动水声跳频通信中由于收发端相对距离变化、声传播衰减、信道频率选择性衰落、收发端电路频率响应不均匀等因素引起的接收声信号幅度随频率大起伏变化的问题.海上试验结果表明,该电路具备良好的幅度均衡性能,能大幅度提高信号检测准确度,明显提高水声通信质量.     

变径管道中粉尘爆炸传播实验与模拟

为探究粉尘爆炸在变径管道中的传播规律,基于1m³粉尘爆炸测试系统,搭建了DN200长直管道和DN200~DN100的变径管道,以玉米淀粉为实验介质,通过实验和FLACS数值模拟相结合的方法,研究了粉尘爆炸在管道中火焰传播速度、超压峰值、火焰传播距离的变化规律.结果表明:火焰传播速度在管道内呈上升趋势,在变径点之后增幅明显变大,缩小管径对火焰传播起加速作用;但超压峰值在管道内呈下降趋势,其在变径后衰减幅度显著升高,缩小管径使超压衰减速率增加;通过数据拟合建立了变径管道引起爆炸腔内超压变化的数学模型;火焰传播距离随浓度增加而变长,相同浓度下渐缩变径管导致火焰传播距离变长.研究结果为除尘系统安全距离确定及阻火隔爆措施的设计提供了参考依据.     

基于弹性波的碳纤维复合芯导线结构健康监测系统

碳纤维复合芯(ACCC)导线的结构不同于钢芯铝绞线(ACSR),传统的导线检测方法难以在ACCC导线上得到有效应用。为了保证电力系统运行的稳定性与可靠性,有必要对ACCC导线的结构健康进行快速、全面的检测。根据ACCC导线的结构与弹性波的传播特性,分析了弹性波的相速度、群速度及频散特性,采用虚拟仪器技术,提出了一种基于弹性波检测技术的ACCC导线结构健康监测系统。基于小波变换理论,分析了峰值到达时间的计算方法,研究了激励信号的波形、频率、幅值及波峰数的选择策略。根据弹性波的信号特征,进行了幅值衰减特性实验,研究了信号幅值随距离变化的规律与不同中心频率下的幅值变化特征,结果表明,激励信号的幅值在传播过程中随距离呈指数衰减。以ACCC/TW导线为实验对象,搭建实验平台,进行了损伤定位与损伤辨识,实验中定位的最大误差不超过4. 28 cm。通过比较损伤的实际位置与结构健康监测系统的输出结果,表明所研究的系统能够有效地对ACCC导线损伤进行定位并具有良好的精度。基于功率谱密度的分析方法,实验研究了不同频率和不同损伤条件下的信号特征。结果表明,通过分析功率谱密度曲线的特征,实现了对ACCC导线不同损伤状态的辨识。     

套管柱在钻井液-水泥浆耦合系统中振动特性的数值模拟

利用ANSYS Workbench数值模拟软件分析了油井环空内套管柱共振响应特性,研究了振动波在套管柱-钻井液-水泥浆耦合系统中的传播规律。结果表明,套管柱共振频率随自身长度的增加而逐渐减小;套管柱底端振幅随频率、套管壁厚的增加而减小,随激振力的增大而增大;振动波衰减曲线分为快速衰减和缓速衰减两部分,振动波衰减速率随激振频率、套管壁厚的增加而逐渐减小,随激振力增加而加快;"强激振力+薄壁套管+低频"组合下共振效果明显,适合改善局部井段固井质量,而"弱激振力+厚壁套管+高频"组合振动波作用距离较远,适合提升长井段固井质量。     

BaTiO3电流变液微波衰减可调控特征

分别考虑微波传播方向与电流变液颗粒链方向相垂直与平行的情况,对BaTiO 3电流变液的微波衰减行为进行了研究.实验发现在垂直的情形,当流体浓度较低时,微波衰减随电场强度增加而加大,并且随浓度增加电场调节微波衰减的幅度增加.超过一定浓度后,衰减由增加改变为减小,同时衰减的电场调节幅度较大.存在一个饱和电场强度,低于此值时,衰减变化显著;超过此值后,衰减变化趋于平稳.在平行的情形,发现衰减随电场强度单调增加.另外,微波衰减随电场强度的变化具有弛豫效应.初步认为微波衰减调控特征与外电场作用下电流变液结构转变和BaTiO 3 自身极化状态改变有关.     

医学超声中的迁频接收机原理

由于超声波能对人体内部组织无创伤地进行探测,近年来,超声实时显象在医学上获得了越来越广泛的应用,B型超声显象成了一种有效的常规检查手段.因此,对超声接收机进行深入的研究,以获得更好的图象质量,是有意义的. 超声在生物介质中传播时,由于组织的吸收、散射、反射,强度急剧减弱,其衰减系数与超声频率有关,频率越高,衰减越快,因此其中心频率就随传播距离增加而向低处迁移.有许多文献都谈到过这个现象,但未曾见到有关该现象的定量计算. 本文论证了在高斯形脉冲情况下,频率迁移的一般规律,提出了定量公式,并且具体设计了迁频接收机,得到了较好的实验效果.     

利用水声通信原理解决随钻数据传输问题

在现有随钻数据传输技术的基础上,首次提出利用水声通信原理解决随钻数据传输难题的设想。首先选择钻杆内的钻井液作为水声通讯信道,并将其简化为一维、有限长、均匀、等截面波导。根据理想流体的小振幅波方程,讨论随钻水声信道的截止频率与黏滞力、非线性特性等因素的影响,确定通讯系统的频率、功率与传输距离等基本参数。然后提出建立随钻信道的分段、时变、分布式模型思路,适应信道结构分段变化、钻井深度随时间增加、信道参数时变分布等特点,仿真分析随钻水声信道的传输特性。最后通过定量计算水基钻井液、油基钻井液对水声信号的衰减,提出通过相控阵技术增强信源功率,提高信源质量与信宿检测能力。结果表明:利用水声通信原理解决随钻数据的高速传输问题是可行的,有望使随钻数据传输技术取得突破性进展,彻底解决随钻数据传输问题;结合钻井工程参数,可以选用的水声信号频率大于2 kHz,有效地避开了钻井过程噪声,有利于随钻信号提取;现有水声换能器、传感器可以满足3 000 m以内的随钻通信需求。     

猪离体软组织超声频谱衰减特性实验分析

应用频谱分析的谱差法,对猪离体的脂肪、肌肉及肝组织的超声传输衰减特性进行了实验分析.结果表明,猪脂肪、肌肉组织的衰减系数随频率的变化与指数规律符合相当好;肝组织的衰减乐数和频率的关系与线性规律接近.     

爆炸应力波在层状岩体中的传播与衰减

针对层状岩体的特征,研究爆炸应力波中的平面波在层状岩体界面上的透、反射关系以及球面波在各岩层中的衰减特性,分析爆炸应力波在层状岩体中的传播和衰减规律.研究表明,爆炸应力波在各层岩体中随传播距离的增加而衰减,衰减速度分别与各层岩体的衰减系数有关;爆炸应力波在经过不同岩层界面时的强度增减与层面两侧岩体的阻抗有关.在相同传播距离内,层数较多、软硬相间的层状岩体对爆炸应力波有更大的衰减.当爆炸应力波经层状岩体传播后作用于地下结构时,层状岩体能更好地保护其下方的结构.     

浅海信道中舰船辐射噪声包络线谱传播特性

包络线谱是舰船辐射噪声的一个重要特征,反映了辐射噪声中低频线谱成分以及其他一些周期性对宽带连续谱噪声的调制效应,对包络谱线谱特征的提取分析,有利于目标信号的检测和识别.本文将舰船辐射噪声建模成为周期性局部平稳过程,在包络谱估计和包络线谱特性分析基础上,得到包络线谱高度等特征参数的具体表示,然后从传播过程中接收信噪比变化的角度,分析了包络线谱传播特性及其特征参数的变化.数值计算表明:从能量角度看,舰船辐射噪声中周期性局部平稳谱与平稳谱服从一样的传播规律,与通常的声场传播律一致;包络线谱高度的传播衰减取决于信噪比,信噪比较高时(正信噪比)它几乎保持不变,信噪比较低时(负信噪比)它按信噪比衰减规律下降;在浅海信道传播条件下,由于传播衰减较自由场情况要小,同样的包络线谱高度可以传播到更远的距离上.     

散体结构边坡体振动波传播机理

通过浅层振动波在散体结构边坡体的传播测试实验,得出以下传播衰减规律:振动波的波速、加速度、主频与爆源药量正相关,与爆源距离负相关;vp>vs,αp>αs;延迟时间数据的离散性高;低频成分所占权重大.在Kelvin模型假设的基础上,分析并给出了小变形条件下粘弹性介质中的波动方程,以及纵波和横波的衰减系数复数形式表达式,从而得出:粘弹性散体介质波的衰减与频率正相关;介质的密度差、孔隙度K0、充填物、透过因子是振动波衰减的关键因素;散体结构边坡体相当于一个滤波器,随爆源距离的增加,高频成分被吸收,频谱变窄,主频振动的延续时间延长.     

大小潮作用下沿海潜水水位波动的数值研究

沿海潜水层具有一个动态的向海边界,水位随海潮的波动而波动.浸润面的存在给向海边界条件的确定带来一定的困难,而以往研究(例如大小潮水位波动的摄动解法)往往忽略浸润面的影响.为此,在考虑浸润面影响的基础上建立了大小潮水位波动的数学模型.模拟结果表明:(a)潜水层周期平均水位高于静止水位;(b)大小潮向内陆传播时振幅衰减越来越明显,但传播距离远远大于半日潮的传播距离;(c)水位随时间变化具有不对称性,水位上升比下降快;(d)在水位下降阶段特别是大潮期间,地下水渗出点水位偏离潮汐水位,即会形成浸润面.     

爆炸环境激光通信信道研究

研究了爆炸参数与信道湍流强度的关系.采用参数分离方法将大气折射率结构常数分离为常数项、含压强项和不含压强项,在此基础上研究爆炸产生的冲击波对周围压强的影响,最终得出大气折射率结构常数与炮弹装药量和冲击波传播位置的关系.仿真结果显示大气折射率结构常数随冲击波传播距离指数衰减,并且在10～20m范围内1 000kgTNT爆炸产生湍流介于弱湍流与中湍流之间.     

雷暴冲击风作用下高层建筑风荷载频域特性

为研究雷暴冲击风作用下高层建筑风荷载的频域特性,采用冲击射流装置模拟雷暴冲击风,对5个不同深宽比(D/B)的矩形高层建筑模型进行测压试验.根据试验数据,对模型层风荷载功率谱、相关系数以及相干性进行了详细分析.结果表明:阻力系数谱基本与顺风向风速谱保持一致,随着径向距离的增加,阻力系数谱的频带变宽,主频及能量逐渐减小;升力及扭矩系数谱随模型深宽比的增大而有所差异,但变化不明显,考虑主要是受雷暴风近地面特殊的湍流风场影响;径向距离和模型深宽比对层阻力系数的相关性影响较大,对升力和扭矩系数的相关性影响相对较小;层阻力系数相干性随频率的增大呈线性减小;层升力系数相干性在低频段保持平稳,而后呈指数衰减,层扭矩系数相对较小,且随频率的增大而按指数率迅速衰减.     

钢筋混凝土梁结构中的声发射波衰减传播特征

为了解距离对弹性波传播的影响规律,制作了两种不同规格的钢筋混凝土梁,通过断铅模拟声发射信号,利用PAC-3声发射系统对弹性波在钢筋混凝土中传播的衰减规律进行试验研究。结果表明：频率、波速及振幅均随传播距离增加整体上呈衰减趋势;弹性波在钢筋混凝土传播过程中,高频信号衰减程度大于低频信号,因而低频信号在长距离传播更稳定;波速及振幅在1.0 m处都出现了较大幅度的提高,经分析可知声波在经过混凝土三相交界处时会发生多次折射、反射、吸收衰减等现象,因而离散性增大。可见实际检测过程中的探头布置间距不宜超过1.0 m。     

半封闭受限空间瓦斯爆炸传播

针对掘进工作面不同强度瓦斯爆炸传播差异性的问题.用一端开口的半封闭爆炸试验装置,通过改变瓦斯聚集长度模拟爆炸点源和线源,研究瓦斯弱爆过程中超压的变化规律.实验结果表明:半封闭受限空间内瓦斯弱爆下,爆炸超压在燃烧区呈非线性变化,先上升后下降,并随传播距离增加而逐步衰减直至消失.爆炸实验结果与借助爆炸力学理论构建的弱爆理论模型相比,冲击波在一般空气区内的传播变化趋势与理论解吻合,理论模型不适用于瓦斯燃烧区.研究结果为防治瓦斯爆炸及事故勘验提供了技术和理论支持.     

电导率正弦时变媒质中电磁波传播特性的有限差分法研究(英文)

从时变媒质中的麦克斯韦方程出发,首先推导出线性、均匀、各向同性的时变媒质中电场和磁场波动方程的一般表达式,然后应用有限差分法,推导出一般情况下电场的时间推进计算公式,计算得到了一种电导率随时间正弦变化:σ(t)=a1+a2sin2πf s t的电场数值解.结果表明,在该电导率时变媒质中传播的电磁波的电场有明显的衰减现象;当电导率的振荡频率等于电磁波的初始频率时,系数a1的增加将导致电场幅度的衰减加快,而系数a2的增加对电场幅度的衰减速度几乎没有明显的影响;当系数a1和a2不变且电导率的振荡频率为10n倍的电磁波的初始频率时,电场衰减速度与电导率的振荡频率呈现非线性的关系,计算结果表明:当电导率的振荡频率f s=2.45×108GHz即10-1倍的电磁波的初始频率时,电场的衰减最快.另外,电场衰减过程中频率没有改变,故在此电导率正弦时变媒质中传播的电磁波不存在"频移现象".     

基于损伤累积的大跨度隧道（硐库）爆破振动传播规律

为研究损伤累积效应对隧道内爆破振动波传播与衰减规律的影响,利用萨道夫斯基公式对某大跨硐库施工过程中测得的爆破振动波结果进行拟合分析.结果表明:在单次爆破作用下,爆破振速与主频均随测点与爆破中心距离的增大而减小;在多次爆破作用影响下,测点爆破振速与主频均随爆破次数增加不断衰减;随着爆破次数的增加,衰减系数(α)缓慢增长,场地系数(K)逐渐衰减.现场爆破振动波的变化规律与室内试验结果相一致,且质点振动主频与峰值振速在变化规律方面存在较高对应关系.在进行振动波传播与衰减规律研究、爆破振动安全标准制定和振动危害效应评价时,应考虑损伤累积效应的影响.     

双侧分支结构管道内粉尘爆炸传播规律

为探究粉尘爆炸在工业除尘管网中的传播规律,基于1m³粉尘爆炸测试系统和自主设计的双侧分支结构管道,对双侧分支结构管道内玉米淀粉爆炸火焰传播速度和超压峰值的变化规律展开研究.实验结果表明:三种粉尘质量浓度下,火焰在主管道内的传播速度随传播距离增加均呈持续上升趋势,双侧分支结构对火焰传播具有弱化作用,且距离点火端越近,弱化作用越显著;双侧分支结构的安装位置会影响管道内超压峰值,其在距离点火端较近时呈持续衰减趋势,距离点火端较远时呈先快速下降后上升再缓慢衰减趋势.以上研究为除尘系统的防爆设计提供参考和依据.     

双极化频率复用信道交叉极化效应的预测方法

在深入分析微波视距通信信道特性及其传播机理的基础上，研究和提出了一种预测降雨引起的交叉极化效应的理论方法，其特点是综合考虑了差分衰减与差分相移对电波传播的影响，用同极化衰减来表示交叉极化分辨率的变化，并将预测结果与实验数据进行了比较，两者吻合较好。