次级源和误差传感器布放对带弹性障板的充液直管声振复合有源控制的影响*

针对充液管路系统噪声有源控制问题,研究了次级源和误差传感器布放对带弹性障板的充液直管管路系统有源消声与有源消振复合控制效果的影响。基于声固耦合方法建立了带弹性障板的充液直管管路系统的有限元模型,在声激励下对比了次级声源布放对系统有源消声性能的影响,并在组合激励下分析了次级力源、次级声源和误差传感器布放对系统复合有源控制的影响。结果表明,非对称分布的次级声源容易激起管壁振动,进而带动障板振动,导致有源消声效果不佳;采用对称分布的次级声源可使低频段的降噪量提高10 dB以上。复合有源控制可进一步提升全频段的控制效果。通过增加振动误差传感器数量,可使绝大多数频点的降噪量提高1~20 dB不等。此外,在管壁上布放的两圈次级力源的间距小于管壁振动波长的1/4,且都不位于管壁振动节点附近时控制效果更好。     

振动噪声等高图的电驱动桥噪声预测及优化*

在项目开发前期通过优化电驱动桥扭矩特性的设计,可以规避噪声大问题。根据电驱动桥台架在对应扭矩下的振动噪声特性,提出了一套稳定高效的测试流程和分析方法。首先设计了一套完整的试验流程,制定了精准的数据分析方法。然后绘制出能够全面反映电驱动桥振动噪声特性的等高图。最后利用电驱动桥台架的振动噪声等高图,准确评估电驱动桥加速工况下振动噪声风险,为主机厂和电驱动桥零部件企业提供电驱动桥扭矩特性设计前期指导。利用该方法成功识别到某电驱动桥匀速及加速工况下电机及齿轮的啸叫问题。通过优化电驱动桥扭矩特性设计,电机48阶噪声峰值降低了8.5dB(A),确认该方法准确可靠,具备推广应用价值。     

交叉分段差分进化支持向量回归的气体超声 流量计测量方法

为了进一步提高全量程气体超声流量计的测量精度,基于多通道声波到时和实时温度,提出了一种交叉分段差分进化(Differential Evolution)支持向量回归(Support Vector Regression)DE-SVR模型。考虑到气体在不同流量条件下的流体状态不同,提出了交叉分段处理的方法,采用DE算法优化选取SVR参数。实验结果表明,对于16~1600m3/h全量程,交叉分段DE-SVR和传统积分方法计算气体流量的平均相对误差分别为0.00447和0.02781,前者较后者降低了83.93%;对于16~160m3/h小流量,交叉分段DE-SVR和无分段DE-SVR算法计算结果平均相对误差分别为0.00436和0.03214,前者较后者降低了86.43%。该方法有效避免了声道长度、探头角度以及管道直径等参数不确定性对流量计算的影响,为全量程气体流量的高精度测量提供了保障。     

声波团聚净化尿素造粒塔尾气实验研究*

尿素造粒塔大多采用水洗工艺处理尾气粉尘,存在较为严重的细颗粒粉尘溢出和水汽拖尾问题,因此深入探究声波团聚技术在造粒塔尾气处理方面的应用。通过实验研究了声波与喷雾对除尘效率的影响,发现声波单独作用时在3500 Hz达到最佳除尘效率,为74.49%,协同喷雾时2600 Hz即可实现相近的除尘效率,为73.83%。进一步探究其中机理,采用以粒径测试为依据的团聚效率作为评价指标,结果显示,2600 Hz声波与喷雾单独作用时团聚效率分别为30.37%和28.82%,协同作用时团聚效率大幅提升至57.95%。该研究可为后续造粒塔工程改造提供理论与数据支持。     

大钟拍声的调整实验

阐明大钟拍声的发生原理,并用大钟振动拍的理论模型说明拍的特性,从而控制清晰度。在实验钟上附着质量,根据附着质量位置的不同,能够改变其非对称程度,进一步调整拍频,同时用有限元分析的结果和等效圆环理论计算的结果对比。引入等效圆环理论,通过建立一个理论上带有附加质量的轴对称圆环模型,达到具有和大钟相同的振动特性。根据模型,得到在大钟特定位置附加的质量,以同时调整所需拍的清晰度和周期。在大钟多个位置进行实验,并进行有限元分析,验证了该理论的有效性。     

Joint Optimization of Control Strategy and Energy Consumption for Energy Harvesting WSAN

With the rapid development of wireless sensor technology, recent progress in wireless sensor and actuator networks (WSANs) with energy harvesting provide the possibility for various real-time applications. Meanwhile, extensive research activities are carried out in the fields of efficient energy allocation and control strategy design. However, the joint design considering physical plant control, energy harvesting, and consumption is rarely concerned in existing works. In this paper, in order to enhance system control stability and promote quality of service for the WSAN energy efficiency, a novel three-step joint optimization algorithm is proposed through control strategy and energy management analysis. First, the optimal sampling interval can be obtained based on energy harvesting, consumption, and remaining conditions. Then, the control gain for each sampling interval is derived by using a backward iteration. Finally, the optimal control strategy is determined as a linear function of the current plant states and previous control strategies. The application of UAV formation flight system demonstrates that better system performance and control stability can be achieved by the proposed joint optimization design for all poor, sufficient, and general energy harvesting scenarios.     

基于有限元模拟的超声应力系数标定及分析*

应力系数的标定作为超声应力检测最为关键的环节,直接决定应力检测结果的准确性。传统的应力系数试验标定对于被测物的表面粗糙度、耦合剂厚度、声匹配块与被测物接触力等因素十分敏感,但缺少基本参照值。基于COMSOL建立多物理场耦合的超声应力检测模型,施加不同的拉伸载荷,计算临界折射纵波到达时间与不同应力值之间的关系,模拟标定45#钢的超声应力系数为13.7MPa/ns。单轴水平拉伸试验标定的45#钢应力系数为16.5MPa/ns。结果表明,通过两种方法标定的应力系数较为接近,试验标定的应力系数偏大,这是由于有限元方法能够消除试验过程中各种不确定因素对声时精确测量所造成的影响,能够更加纯粹的反映材料的声弹性效应,因此具有作为基础数据的参考价值。有限元方法作为传统试验方法的补充,可以减小试验标定数据的离散性,提高超声应力检测结果的可信度。     

蝙蝠喉部发声组织建模及发声机理*

建立蝙蝠发声组织模型对超声机理研究及在智能设备的应用具有重要意义。根据蝙蝠喉部发声组织结构特点,通过有限元方法构建了蝙蝠的3种不同发声组织模型,分析了尺寸、材料力学参数、组织结构和张力4个因素对发声组织特征频率的影响。结果表明,如果用人类声带,按比例缩小构建蝙蝠喉部组织模型,蝙蝠无法发出超声波。构建组织结构含甲状软骨和声带的半鼓状模型和只含声带的条状模型,两种模型的特征频率相近且在合理的参数域内均无法达到超声范围。而含膜条状模型的特征频率可以通过张力进行超声频率的调节,这与文献的实验结果一致。因此,可基于含膜条状模型对蝙蝠喉管发声组织进行建模及其发声机理研究。     

遗传算法优化变分模态分解提取舰船辐射噪声特征线谱方法

特征线谱提取是舰船目标识别的一个重要研究环节,常采用传统的DEMON谱分析方法,处理过程中,一般对舰船噪声时域信号未予抑噪,低信噪比情况下,传统DEMON谱分析性能差。对此,提出一种采用遗传算法优化变分模态分解方法,用于分解舰船噪声原时域信号,获得抑制噪声后的舰船噪声重构信号,进而有效提取了舰船目标噪声幅度调制特征线谱。该方法首先采用遗传算法优化变分模态分解的两个关键输入参数(分解所取模态个数和惩罚因子),对变分模态分解得到的各阶固有模态分量加以判别,去除噪声主导分量,保留信号主导分量,使重构舰船噪声信号显著抑制了干扰噪声,然后对降噪后的重构信号进行频谱分析,获得目标噪声调制特征线谱。理论分析、仿真和实验数据处理结果表明,相比传统DEMON谱分析法,基于遗传算法优化变分模态分解的舰船噪声特征线谱提取方法具有更好的噪声抑制能力,所获取的舰船噪声幅度调制特征线谱信噪比明显高于传统DEMON方法,具有一定优势,前景良好。     

Sending-or-Not-Sending Twin-Field Quantum Key Distribution with a Passive Decoy-State Method

Twin-field quantum key distribution (TF-QKD) has attracted considerable attention because it can exceed the basic rate-distance limit without quantum repeaters. Its variant protocol, sending or not-sending quantum key distribution (SNS-QKD), not only fixes the security vulnerability of TF-QKD, but also can tolerate large misalignment errors. However, the current SNS-QKD protocol is based on the active decoy-state method, which may lead to side channel information leakage when multiple light intensities are modulated in practice. In this work, we propose a passive decoy-state SNS-QKD protocol to further enhance the security of SNS-QKD. Numerical simulation results show that the protocol not only improves the security in source, but also retains the advantages of tolerating large misalignment errors. Therefore, it may provide further guidance for the practical application of SNS-QKD.