真实尾流的光学特性

在实验室对模拟尾流气泡幕研究的基础上,设计了用于真实尾流测试的水下实验系统通过对千湖1号船在不同航速下尾流的几何特征进行观察和分析计算,得到了尾流深度、宽度与航速的关系,并且对尾流的水面宽度以及散开角进行了估计.在5km/h,10km/h和15km/h的航速下对尾流不同几何部位的激光透射强度进行了测量,结果与理论计算基本一致.从透射光的相对强度来分析实验结果,可以认为自然光的影响是一个次要因素.     

实验室模拟尾流的光学研究

本文研究表明,水中存在气幕和无气幕情况下,透射光与散射光的特性均有显著的差别;有气幕存在时的透射光的输出照度大于无气幕时的照度,数量级可达69dB,所以利用这一性质来实施工程探测是可行的.     

基于MATLAB的尾流图像数字化处理

介绍了尾流图像数字化处理工作原理及方法.用MATLAB软件对船舶时速分别为30km/h和40 km/h的两幅尾流图像进行了灰度变换、滤波、Canny边缘化、二值变换、直方图变换等,并对实验结果进行了初步分析,得到了船舶航速影响尾流边缘夹角、边缘弯曲度及直方图峰值变化.研究结果为尾流图像进入信息化系统提供了基础.     

基于MATLAB的尾流图像数字化处理

介绍了尾流图像数字化处理工作原理及方法.用MATLAB软件对船舶时速分别为30 km/h和40 km/h的两幅尾流图像进行了灰度变换、滤波、Canny边缘化、二值变换、直方图变换等,并对实验结果进行了初步分析,得到了船舶航速影响尾流边缘夹角、边缘弯曲度及直方图峰值变化.研究结果为尾流图像进入信息化系统提供了基础.     

应用短时Fourier变换对尾流光学信号分析

为弥补声探测尾流的不足,利用激光的独特优势,采用激光探测舰船尾流的方法.根据光信号的随机特性,确定了信号的分析方法:短时Fourier变换.在信号的时-频分布图中,表征了信号频率随时间的变化关系.通过对气泡幕光学信号时-频图的分析,推测舰艇尾流的强弱.把这种探测手段应用于鱼雷自导,可提高鱼雷的作用距离、减小鱼雷半径,增强战斗力.     

尾流气泡幕光学特性的数理模型

对实验室模拟的尾流以及真实尾流气泡幕中气泡的运动规律进行了分析和计算,并提出了气泡幕中气泡随半径分布规律的数学物理模型,引入了最可几半径的概念从单个气泡对激光散射的影响推导出了气泡幕对激光的散射效应的数学表达式,并利用所得到的表达方式在实验室条件下进行了相关计算所建立的理论模型对于气泡分布的计算结果同实验结果相比,一致性相当好在气泡幕对激光散射的影响中,首次对激光偏振化特性的影响进行了区别计算计算结果表明:激光的两种偏振化状态对气泡幕散射的影响从粗糙结构来看没有明显差异,但其精细结构有所不同对不扩束和扩束两个条件下的计算明确显示出,扩束条件下散射光的强度是不扩束条件下的二倍以上,但二者的精细结构并没有可见的差别.     

模拟尾流泡幕及实际尾流光学性质对比研究

对模拟尾流泡幕及实际尾流光学性质进行了对比研究.结果表明,实验室模拟尾流气泡幕的散射光平均照度均值随着压强变化梯度大,可据此定性区别不同压强的气泡幕.实际尾流随着航速增大,散射光照度减小,但这种减小不是线性的.散射光照度一定周期性的规律,说明随着航速的增大,尾流气泡幕逐渐增强,气泡幕中气泡密度、不同直径气泡分布等均随之变化,这可能预示着气泡幕的增强存在饱和度.实验室模拟尾流气泡幕与实际尾流的散射光信号在轮廓方面是相似的,都随着压强或航速的增加而减小.通过比较实验室模拟气泡幕和实际尾流的差值信号,可以有效地消除杂散光或自然光的影响,利用Haar小波对差值信号的分析也得到相同的结论.     

尾流散射光性质的一维小波变换分析

船舶尾流具有特殊的声学、电学、磁学和光学特性。选用一维小波变换含离散小波变换、连续小波变换、小波包变换、复小波变换对测量的尾流光学性质进行了分析，其结果表明：不同条件下尾流散射光信号具有不同的自动阈值，经小波变换后保留的能量比例、小波系数置零比率不同，变换的小波系数染色模式、系数曲线、最大系数线区别明显。一维连续小波变换显示出细节信号具有一定周期性，说明在测量过程存在周期性的干扰因素。通过小波分解的各层细节信号，为在测量结果中消除或降低这些因素的影响指明了方向。一维连续小波变换结果显示，在不同压强下小波系数大小及分布、极大值分布都有明显区别。一维小波包变换的压缩信号保留了原始信号绝大部分的能量，选择的系数可作为不同压强下尾流气泡幕的特征系数，而一维复小波变换变换的模、模角以及系数随时间轴的分布，其相对大小都不相同。经小波分析，可以提取出散射光信号的共性，也可以直观地展示不同散射光信号的区别。     

船舶尾流散射光信号及一维离散小波分析

用自行设计的测试系统测量了不同航速下船舶尾流的散射光信号,并选用一维离散小波Dmeyer小波对散射光信号进行了5层小波分析.测量和分析结果表明,随着航速增大,船舶尾流散射光照度减小,尾流气泡幕逐渐增强,气泡幕中气泡密度、气泡运动规律、不同直径气泡分布均随之变化.气泡幕的增强可能存在饱和度,在航速增大到一定值时,气泡幕会达到一稳定的密度分布.从小波分析得到的第五层逼近信号来看,不同航速下主峰位置、主峰个数以及峰值差均不同,不同航速下散射光细节信号的第一层均具有一定周期性,航速10 km/h时表现出完美的周期性,出现类似于同方向不同频率简谐振动叠加而出现“拍”的现象.     

小波分析在气泡幕散射光信号处理中的应用

选取Daubechies小波对尾流气泡幕散射光信号做一维离散小波变换,小波阶数为3,尺度数Level为5,得到了原始信号的小波分析和重构误差结果.经db3小波分解,散射光信号的低频及高频部分区别不大,可能是信号采集频率过低(×10－1 s)导致的结果.对原始信号进行小波分析容易得到均值、中值、模式、标准差等统计量.通过对散射光信号进行一维平稳小波去噪、小波变换密度估计、小波系数选取等方面的分析,揭示了不同压强下散射光信号具有不同的性质.     

基于LabVIEW空间瞬态光信号处理技术

分析了待探测的瞬态光信号、背景光信号和高频干扰信号频率的特性,利用LabVIEW软件平台设计虚拟仪器,进行信号处理和分析.设计了数字滤波器,对采集到的信号进行数字滤波,对滤波后的目标信号进行谱估计,得到功率谱密度.试验结果表明,该方法设计简单,运行可靠,滤波效果显著.     

尾流气泡幕散射光的性质

用波长为630 nm的激光器作为光源,硅二极管直接接收气泡幕的散射光.对不同气泡幕的散射光作不同点的均值,同时用Matlab语言程序计算散射光不同点自相关,充分证明了散射光的随机性.从散射光的统计性质来看,它的均值和相关性与气泡幕参数之间存在一定的规律,使光探测尾流具有可实现性.     

正交双路光纤电流互感器的信号处理方法

利用正交双路光纤传输光电流信号的处理方法,满足了光纤电流互感器在电力系统暂态保护应用中的实时处理要求.此方法可从正交双路光信号中直接提取两路电流信息,减小了光路传输不理想对电流测量值的影响.结合模数变换过采样技术和先进的数字信号处理技术,提高了系统对暂态故障的响应速度,改进了检测性能.实验表明,此方法在暂态信号的采集和实时处理方面,比现有方法的迟延小且精度高.     

克服光纤Mach-Zehnder干涉仪信号衰落的新方法及分析

为了克服光纤Mach-Zehnder干涉仪易受环境因素影响而引起偏置相位漂移从而导致输出信号衰落(波动)的问题,提出一种新的简单方法,即:将干涉仪输出信号分为直流和交流两个分量,通过直流分量的大小来计算交流信号的补偿因子,以达到克服交流信号衰落、稳定检测传感信号的目的在小信号测量情况下,该方法在很大范围内能有效抑制随机温度涨落等因素引起的信号衰落的问题文中对补偿方法的误差和局限性也做了分析和讨论.     

Wake potential and stopping power for a charged particle moving outside a nanosphere

The interaction of a charged particle with a nanosphere is studied based on the dielectric response theory. We obtain the analytical expressions of the induced potential and stopping power, as the charged particle moving outside the nanosphere with a constant velocity. From our results, since the spherical shape limitation, the well-known V-shaped wake effect tracing the particle cannot be observed clearly no matter at the nanosphere surface or in the bulk. Besides, we also find that the particle can even gain energy from the electron polarization as the particle moves to the nanosphere at relatively low velocity.     

Wake effect in interactions of dipolar molecules with doped graphene

We study the wake effect in the charge carrier density in free graphene induced by an electric dipole moving parallel to it by using the dynamic polarization function of graphene within the random phase approximation for its π electrons described as Dirac?s fermions. We show that, while the equilibrium doping density of graphene sets a length scale for the period of the wake via graphene?s Fermi wavenumber, qualitative properties of the wake are strongly affected by the speed of the dipole, its distance from graphene, and the dipole moment orientation.     

基于单片机的直流电动机的信号采集系统设计

装甲车辆起动过程中,直流电动机部分容易发生故障,传统的电机诊断方法都是定期制定维修计划,这种检修方式容易造成维修不足、维修过量以及盲目维修的问题,为了深入分析电动机故障发生时的参数信息的变化,构建一套能够采集电机运行参数的系统,对采集电枢电流和振动信号进行时频域分析,能够反映故障发生的特点;该系统以STM32103C8T6为主控芯片,设计了电流、振动信号采集电路,信号调理电路,对A/D转换模块、数据存储模块进行了编程实现,能够对直流电动机的电枢电流和振动信号进行实时采集,并将数据保存到上位机中进行后续的调用处理;通过测量对比直流电动机起动过程轴承部位发生不同故障时的电流和振动信号,利用MATLAB仿真实现时域内的信号显示,并在MATLAB平台中,编程实现了振动信号的时频域分析;仿真结果表明,该采集系统能够准确测量信号,具有成本低,体积小,精度高等优点,能够为故障特征提取提供较好的数据基础。