变面积差动电容式传感器的研究

介绍一款变面积式差动电容传感器.该传感器借助于两路相位相差180°的激励信号源作用于两固定极,使动摆片与定摆片之间形成电场.动摆片在进行摆动的过程中,在左右两固定摆中的面积会发生相应的变化,进而会产生电容量的改变.动摆片摆动角度的大小与动摆片在定片中的面积以及电容量的大小呈线性比例关系.通过交流电桥法可测量出该电容传感器的电容量的变化所对应的电压输出,并推算出动摆片位移角度的大小.实验验证了该设计的可行性.     

一种新型的多界面液位传感器设计

设计一种基于ATmegal 6芯片作为微控制器的电容测量电路,适应多种电容式传感器测量的需求。利用正弦波实现了小电容量的相位检测,根据电路参数计算电容容值,还可以根据具体情况调整电路参数,电路适用性广。理论分析和仿真证明,这种多界面的智能液位传感器具有优良的性能。     

应用于二维倾斜仪中的圆弧柱面差动电容理论分析

介绍了基于圆柱摆体和圆弧柱面极板的二维倾斜仪模型,并对其圆弧柱面差动电容电路进行理论分析。结果表明,提高倾斜仪的观测灵敏度需适度增加圆柱摆体半径与高度及吊丝长度,减小圆弧柱面极板圆心角,缩小动极板与定极板间隙距离;减少倾斜仪的输出非线性需适度增加圆柱摆体半径和动极板与定极板间隙距离,减小圆弧柱面极板圆心角、圆柱摆体高度及吊丝长度。依据该原则,选取一组典型参数,计算得到倾斜仪理论灵敏度为0.028 5 V/(″),非线性度为0.001 2%。     

EFDT地层测试泵抽取样过程数值模拟分析

为提高电缆地层测试工具EFDT泵抽取样的效率,对钻井液滤液和原始地层流体分别建立质量守恒方程,采用有限体积法进行空间离散,应用全隐式格式和Newton-Raphson迭代法求解方程,建立泵抽取样过程数学模型,编制地层流体泵抽取样数值模拟程序。对不同类型探针(标准探针、大极板式探针和三维径向探针)的泵抽取样过程进行数值模拟分析。结果表明：三维径向探针可以显著增加过流面积,极大缩短抽取合格样品时间,在低渗和中高渗地层中能保持较高的作业效率,适合复杂地层采样作业。在泵抽取样过程中,标准探针和大极板式探针钻井液滤液和原始地层流体的流动呈“锥”状的两相驱替流态,原始地层流体突破较早,清理钻井液滤液、达到取样标准的时间较长。该结果为电缆地层测试地层流体泵抽取样过程中探针的选取和泵抽时间的估计提供参考。     

一种基于移动窗口的城市绿度遥感度量方法

针对城市绿度空间分布特征难以描述且合理性难以度量的问题,在基于多光谱遥感数据和激光雷达数据（LiDAR）获取高精度城市建筑物与绿地信息的基础上,本文提出一种基于移动窗口的城市绿度遥感度量方法。其通过遍历研究区像元,建立了移动窗口内的城市绿地面积与固定窗口面积之间的关系,计算了中心像元的绿度指数,并与传统的格网法、缓冲区法进行了比较。研究结果表明：该方法建立的绿度指数,能很好地反映城市居民在区域内接触城市绿地的概率及其空间分布特征,与格网法和缓冲区法相比,有效避免了格网法产生的边缘效应,并解决了缓冲区法空间不连续性的问题,实现了区域范围内任意点的城市绿度度量。该方法为城市绿地度量、城市规划、管理提供了一种新视角。     

高分辨率电子倾角传感器HRTM的倾角漂移和固有频率研究

电子倾角传感器普遍存在倾角漂移和输出数据跳变的现象,检测倾角传感器的倾角漂移规律和数据跳变的固有频率可以有效改善倾角传感器的数据质量。基于高分辨率电子倾角传感器HRTM（very high resolution tiltmeter）的工作原理,分析影响倾角传感器倾角漂移的因素,设计检验倾角传感器输出数据固有频率的实验平台,提出基于傅里叶变换的固有频率检测方法。基于地下室恒温环境下采集的10 h数据进行实验,结果表明,该传感器的倾角输出数据存在明显的倾角漂移和输出数据跳变现象,倾角漂移与仪器内部温度高度线性相关,x轴、y轴跳变的固有频率分别为2.773 Hz和2.813 Hz。     

地震数据采集器线性度不确定度评定及分析

分别建立基于最小二乘法和端基直线法的地震数据采集器线性度模型,分析线性度不确定度的来源,给出不确定度计算公式和评定过程,对比分析最小二乘法与端基直线法在线性度不确定度评定中的差别及输入点个数对线性度不确定度评定的影响。结果表明,最小二乘法和端基直线法的线性度不确定度评定结果在同一数量级上,但后者受输入点个数的影响较小。     

压差式双作用液动冲击器结构参数与输出性能关系数值模拟分析

为了提高压差式双作用液动冲击器在深孔钻进中的输出性能,利用MATLAB程序编写了计算机数值模拟程序,对此型冲击器冲锤质量、节流孔直径、活阀行程、自由行程和冲锤上下端有效面积差5个主要结构参数与其输出性能的影响关系进行数值模拟分析研究,模拟分析结果对液动冲击器结构设计及优化、提高冲击器的工作性能具有指导意义。      

传感器通道的全最小二乘方法拟合

运用传感器的静态标定值,拟合信号调理器的传输函数,使由传感器和信号调理器共同组成的传感器通道的传输函数为线性函数。针对这种情况,论述并证明了用全最小二乘法比用最小二乘法能获得更高的拟合精度。     

动网格在非饱和饱和界面数值模拟中的应用研究进展

为了探讨结构和非结构动网格技术在地下水非饱和-饱和数值模拟领域未来的发展趋势, 总结了非饱和-饱和耦合数值模拟研究现状, 介绍了动网格技术原理及运动边界结构和非结构网格的变形方法, 综述了动网格技术在非饱和-饱和分界面的应用现状及存在的不足, 探讨了相关研究的未来发展趋势。综合分析表明: 结构动网格和非结构动网格均存在其固有优缺点, 结构、非结构混合网格以及多种动边界处理方法的结合使用在非饱和-饱和耦合数值模拟研究中具有重要的应用价值。在模拟潜水面的变动时, 可将多种网格变形方法结合使用, 当潜水面位置和形状变动较小时, 采用弹簧法更新网格; 当潜水面位置变化较大但形状变化较小时, 采用重叠结构动网格技术或铺层法更新网格; 当潜水面形状变动较大时, 则采用网格重构法更新网格, 从而更精确地模拟非饱和-饱和分界面的变化和移动。相关研究为场地非饱和带土壤与饱和带地下水协同防治工作提供了科学指导。      

不同滤波系数在电磁法数值计算中的应用研究

电磁法存在大量的汉克尔积分,由于积分核函数的复杂性,该类积分不存在解析解,采用数值方法求解汉克尔积分是电磁法正演研究中的关键问题。数值滤波法运算速度快、执行效率高,克服了被积函数的奇异性和高振荡性问题,是数值求解汉克尔积分的重要方法。采用存在解析解的汉克尔积分,对比研究了5套高精度汉克尔滤波系数,总结了不同数值滤波算法的计算精度和误差分布特点。结果表明,5套数字滤波的快速汉克尔变换算法在逼近相应的理论解析解时,不存在振荡现象,且计算精度高;汉克尔积分计算精度均随着发收距的增大而降低;计算精度并不一定随着数值滤波系数个数的增多而提高。分别采用5种滤波系数对水平电偶极子和垂直磁偶极子的电磁场进行计算,得到的电场和磁场的形态基本一致。     

REMOS-SIT-4型地震烈度仪性能测试实验分析

利用GSK-166型高精度单向线性振动台,运用比较法标定烈度仪的幅频特性、线性度误差、横轴灵敏度比等性能参数。分析实验数据得出,REMOS-SIT-4型烈度仪的各性能参数值均未超过被检对象允许的极限误差,符合预期的设计目标,满足测震台网专业设备入网检测规程的要求。     

非线性发展方程的精确解

基于齐次平衡法的思想,利用G′G-展开法求得KdV-Burgers-Kuramoto方程的精确解,这些解更具有一般性,其中包括了双曲函数解、三角函数周期解、有理数解。同时,这些解对于研究湍流运动和不稳定现象有重要意义。为更好的描述这些解,给出了三角函数周期解及扭状解的数值模拟图。     

一种RZB分量式钻孔应变仪原地线性标定技术及试验

由于运维时间长,RZB钻孔应变仪存在元器件老化、材质蠕变等问题,使传感器性能不断发生变化,需要定期对其进行原地静态物理标定。目前采用的以压电陶瓷为核心的静态物理标定方式存在迟滞、蠕变、非线性等缺陷,使标定结果精度差、误差大。本文设计了以陶瓷马达为核心、光栅传感器作为反馈、RS485总线为基础的远程线性标定机构,实现了RZB钻孔应变仪原地线性标定功能。在实验室开展原地线性标定模拟试验,传感器满量程的标定数据结果表明,标定分辨率达到2 μm,线性度优于1%。     

黑河流域植被类型分布模拟分析

针对黑河流域植被类型空间分布的垂直地带性特征,本文基于支持向量机算法构建黑河流域植被类型空间分布的模拟分析模型,并运用Kappa系数和混淆矩阵检验方法对模拟精度进行检验。验证结果显示,模型总体精度（OA）值为75.54%,Kappa系数值为0.66,表明了该方法在植被分布模拟上具有较好的结果,适用于区域尺度下植被类型分布的空间模拟。模拟结果表明,该方法对半灌木-矮半灌木荒漠和温带禾草-杂类草草甸草原类型的模拟精度最高,分别为（90.20%和90.02%）;分布面积最大的植被类型（如半灌木-矮半灌木荒漠,灌木荒漠、嵩草-杂类草高寒草甸等）相比于其他面积较小的植被类型具有显著优异的模拟结果;人工经济作物、荒漠植被类型以及草原草甸等植被类型对于所选环境因子的敏感性更强,而灌丛类型和乔木类型的模拟结果在不同类型间的波动较大;空间分布上,环境要素差异性明显、植被类型丰富的上游地区具有更好的模拟结果,优于地势平坦、气候差异性小的黑河中下游地段,但模拟结果在景观形态上具有更高的破碎度。     

垂线偏差的确定方法及精度分析

基于美国GSVS2011计划完成的高精度GNSS水准数据及垂线偏差数据,研究确定地面垂线偏差的数值拟合法、GNSS水准法、地球重力场模型法和基于移去恢复技术的数值拟合法等方法的精度。结果表明,数值拟合法、地球重力场模型法和基于移去恢复技术的数值拟合法都具有较好的精度,其中Biharmonic(v4)直接拟合法效果较好,移去恢复技术能在一定程度上提高数值拟合精度,而GNSS水准法精度相对较差。     

优化反演方法及数值反演试验初步研究

基于典型力学模型。以研究区域的岩性参数和研究块体的边界力作为反演参数进行数值模拟，研究了单纯形法，模式搜索法，鲍威尔法，变量轮换法，混合罚函数法，复合形法等6种最优化反演方法的反演效果和可靠性。结果显示6种方法都有较好的表现。在恰当的条件下，6种方法反演所得参数都达到或接近参数的理论值，迭代收敛图，位移拟合曲线和残差统计分布图直观地反映出6种方法的效果和可靠性，但对单纯形法和复合形法应给予较高的迭代收敛精度。     

典型矿物颜料混合像元几何单形体端元提取算法研究

利用高光谱像元解混方法识别彩绘文物表面复合颜料的类别已成为文物保护修复领域的研究热点,其中端元提取是关键的一个环节。首先选择中国绘画5种色系中具有代表性的矿物颜料,通过线性混合其反射光谱合成模拟高光谱图像;然后采用内部最大体积法、顶点成分分析、最小体积单形体分析、基于变分增广拉格朗日单形体识别以及最小体积约束的非负矩阵分解5种基于几何单形体的端元提取算法;最后在不同信噪比和是否有纯净像元的图像中提取混合颜料中的端元,并以光谱夹角距离和光谱信息散度作为评价指标,分别比较5种算法端元提取的精度。实验结果表明,基于变分增广拉格朗日单形体识别法和最小体积约束的非负矩阵分解法对混合颜料的端元提取效果较好,可为文物表面颜料解混提供参考。     

LaCoste & Romberg ET型重力仪数字静电反馈系统的研制

介绍以计算机技术和采用数字比例积分微分控制器控制算法研制的数字式静电反馈系统的工作原理,并将该系统用于LaCoste & Romberg(LCR)ET20型重力仪的升级改造中.改造后LCR ET20重力仪的观测结果表明,该系统能解决模拟静电反馈系统中线性度不易调整和长期稳定度差等问题,并能提高重力仪的观测精度.     

基于蒸发法和联合测定仪测定土壤水分特征曲线和非饱和渗透系数的试验研究

为确定以蒸发法为基础设计的土壤水分特征曲线和非饱和渗透系数联合测定仪的可靠性和适用范围,选取粉黏壤土、壤土和壤砂土3种土样进行试验研究。在自然蒸发作用下,利用联合测定仪获得蒸发通量、含水量和土柱表面下方5,10 cm处的基质吸力,以线性假设理论为基础处理实测数据,利用HYDRUS-1D软件进行模拟和反演,输入实测基质吸力和通量数据确定土壤水力参数,利用RETC软件对已处理数据进行VG-Mualem模型拟合。结果表明,含水率符合线性假设理论,基质吸力线性变化不是很理想,但除砂土之外的土样可以通过降低蒸发速率和缩短2次测量时间间隔来解决这个问题;试验数据的拟合效果好,与模拟结果的误差较小,试验前期所测非饱和渗透系数与模拟值误差较大,主要跟含水率接近饱和时水力梯度的精度不能得到保证有关,可以忽略这些数据来改进。使用蒸发法和联合测定仪测定土壤水分特征曲线和非饱和渗透系数具有比较好的可靠性。