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岩矿石标本宽频带电性参数快速测量方法研究
1
作者 付国红 雷泽宁 +1 位作者 程辉 刘阳阳 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期152-164,共13页
岩矿石标本电性特征的研究是地球物理勘探中一项重要的基础性工作,针对变频法测量岩矿石标本电性参数存在效率低、抗干扰能力较差等问题,提出基于逆重复m序列的岩矿石标本宽频带电性参数测量方法并设计了测量系统。系统采用编码恒流信... 岩矿石标本电性特征的研究是地球物理勘探中一项重要的基础性工作,针对变频法测量岩矿石标本电性参数存在效率低、抗干扰能力较差等问题,提出基于逆重复m序列的岩矿石标本宽频带电性参数测量方法并设计了测量系统。系统采用编码恒流信号激励的方式,利用编码信号源的频点分布特性和多频点数据处理手段,实现发送一组编码矩形波电流便可获得岩矿石标本多个频点响应信息的高效测量。介绍了逆重复m序列的信号特征,给出了多频点阻抗测量算法流程;通过理论与仿真相结合的方式研究了影响Howland压控电流源性能的重要因素;明晰了实验条件下导致高频段阻抗测量误差的主要因素并给出了校准方案;最后,搭建了测量系统并使用本系统与苏黎世MFIA阻抗分析仪进行了阻抗测量对比实验,结果表明:使用5阶信号时,测量效率相对变频法提高2.3倍,通过调整信号编码参数可实现不同频点密度的测量工作;系统测量频率范围覆盖1 mHz~100 kHz,阻容模型阻抗模值测量误差最大约为0.5%,相位误差最大为23 mrad;校准前后结果对比表明了校准方案在高频段测量的有效性。该系统能够实现宽频阻抗谱快速准确测量,为岩矿石标本电性参数测量提供了一种宽频带快速测量方法与技术支持,具有一定的理论研究意义与工程应用价值。 展开更多
关键词 岩矿石标本 宽频带 电性参数 快速测量 逆重复m序列 Howland电流源
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CNN结合Transformer的高光谱图像和LiDAR数据协同地物分类方法
2
作者 吴海滨 左云逸 +2 位作者 王爱丽 吕浩然 王敏慧 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第8期286-301,共16页
在高光谱图像与LiDAR数据协同分类的研究领域中,尽管CNN和Transformer在图像处理和数据分析中分别展现出对局部特征和全局依赖关系的敏锐洞察力,但二者的协同机制尚未充分挖掘,跨模态特征互补潜力未被有效释放。故提出了一种CNN结合Tran... 在高光谱图像与LiDAR数据协同分类的研究领域中,尽管CNN和Transformer在图像处理和数据分析中分别展现出对局部特征和全局依赖关系的敏锐洞察力,但二者的协同机制尚未充分挖掘,跨模态特征互补潜力未被有效释放。故提出了一种CNN结合Transformer的高光谱图像和LiDAR数据的多模态遥感数据协同地物分类方法。首先,该模型通过主成分分析对高光谱图像进行降维处理以去除光谱的冗余信息,继而利用CNN分层捕获局部纹理特征,同时借助Transformer自注意力机制构建全局光谱-空间表征。然后通过双向特征交互机制,将Transformer输出的全局上下文信息注入CNN特征通道,同时将CNN通道提取的局部细节反馈至Transformer支路,经特征耦合单元实现跨尺度特征对齐,强化模型对高光谱图像全局结构与局部细节的联合提取能力。对于LiDAR数据,采用动态卷积级联模块有效捕获高程信息和上下文关系,最终通过跨模态特征融合模块实现双源数据特征的深度交互与融合,在双模态语义互补中提升复杂地物的分类精度。在Houston2013、Trento和Augsburg这3个公开数据集上的实验表明,该方法总体分类精度分别达到99.85%、99.68%和97.34%,平均准确率分别达到99.87%、99.34%和90.60%,较GLT、HCT等主流方法的分类精度有所提高,充分证明所提方法进行多模态数据协同分类的优势和有效性。 展开更多
关键词 高光谱图像 LIDAR数据 TRANSFORMER 卷积神经网络 多模态数据
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基于二次分数低阶协方差的超声波风速风向测量方法
3
作者 刘小松 任玮 +1 位作者 单泽彪 刘云清 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期34-41,共8页
为解决强脉冲噪声背景下超声波测风系统性能衰退、受环境噪声影响稳定性较差等问题,提出一种基于二次分数低阶协方差的三阵元超声波风矢量测量方法。三阵元超声波阵列结构由3个收发一体式的超声波换能器构成,依托该系统结构并结合二次... 为解决强脉冲噪声背景下超声波测风系统性能衰退、受环境噪声影响稳定性较差等问题,提出一种基于二次分数低阶协方差的三阵元超声波风矢量测量方法。三阵元超声波阵列结构由3个收发一体式的超声波换能器构成,依托该系统结构并结合二次分数低阶协方差算法求得超声波传播时间,进而得到风矢量估测值。通过搭建的实际测风系统以及对比仿真实验证实了该文方法的有效性。在实际测量中风速风向角的最大测量误差分别为2.2%和2.4°,测量精度满足超声波风速风向测量的基本要求。 展开更多
关键词 风速风向测量 超声波测量 时延测量 二次分数低阶协方差 脉冲噪声
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探空湿度传感器太阳辐射误差理论修正与实验验证
4
作者 张加宏 沙秩生 +2 位作者 王立 刘清惓 李敏 《传感技术学报》 北大核心 2025年第7期1182-1189,共8页
为了修正太阳辐射对探空湿度测量的影响,首先分析研究了太阳辐射引起湿度测量误差的机理,然后采用计算流体动力学方法(CFD,Computational Fluid Dynamics)进行仿真模拟,并设计与构建了硬件电路和实验验证平台。计算流体动力学仿真结果表... 为了修正太阳辐射对探空湿度测量的影响,首先分析研究了太阳辐射引起湿度测量误差的机理,然后采用计算流体动力学方法(CFD,Computational Fluid Dynamics)进行仿真模拟,并设计与构建了硬件电路和实验验证平台。计算流体动力学仿真结果表明:海拔高度、太阳辐射强度以及太阳高度角等三个因素对湿敏电阻的升温量产生正相关影响,升温量可达5℃,引起的湿度测量相对误差约20%。实验测试发现太阳辐射导致湿度测量出现偏干误差,且温度升温量越大、湿度测量的太阳辐射偏干误差越显著,这与理论计算结果一致,表明CFD理论模拟可以用于探空湿度测量太阳辐射误差修正。 展开更多
关键词 太阳辐射 计算流体动力学 探空湿度传感器 误差修正
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基于二次分数低阶协方差的双阵元接收阵列超声波风矢量测量
5
作者 刘小松 任玮 +2 位作者 单泽彪 张旭 柳鹏 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第5期107-111,共5页
针对强脉冲噪声背景下超声波风速风向测量性能下降、抗噪声能力不足等问题,提出了一种基于二次分数低阶协方差的双阵元接收阵列超声波风矢量测量方法。所提方法采用一种双阵元接收阵列结构,该结构由单个发射传感器搭配2个接收传感器组成... 针对强脉冲噪声背景下超声波风速风向测量性能下降、抗噪声能力不足等问题,提出了一种基于二次分数低阶协方差的双阵元接收阵列超声波风矢量测量方法。所提方法采用一种双阵元接收阵列结构,该结构由单个发射传感器搭配2个接收传感器组成,在此结构基础上应用二次分数低阶协方差算法对超声波传播时间进行估测,并计算得出实际的风速风向。通过模拟仿真实验对所提方法进行了有效性验证,实验结果表明:所提方法对脉冲噪声具有显著的抑制效果,风速测量误差为0.27 m/s,风向角测量误差为2.7°,达到了超声波测风方法的测量标准。 展开更多
关键词 风速风向测量 脉冲噪声 二次分数低阶协方差 双阵元阵列结构
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普赖斯:古科学仪器研究的巨擘
6
作者 谢彩霞 王佳琛 +1 位作者 郑倩 邓哲 《自然辩证法通讯》 北大核心 2025年第4期118-126,共9页
普赖斯一生著作颇丰,研究领域跨越物理学和数学、科学史、科学社会学、科学学、科技政策、科学计量学等多个学科。论文追溯了普赖斯科学史领域的学术成就,着重梳理了普赖斯在古科学仪器研究方面的贡献,探讨了普赖斯对行星赤道仪、中国... 普赖斯一生著作颇丰,研究领域跨越物理学和数学、科学史、科学社会学、科学学、科技政策、科学计量学等多个学科。论文追溯了普赖斯科学史领域的学术成就,着重梳理了普赖斯在古科学仪器研究方面的贡献,探讨了普赖斯对行星赤道仪、中国宋代大天文钟、中世纪水钟机械、古希腊风塔和安第凯色诺日历计算器等的研究成果,以期从这一侧面展现普赖斯在科学史领域的学术价值。 展开更多
关键词 普赖斯 科学史 古科学仪器 科学仪器史
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破碎波卷入气泡羽流观测研究进展
7
作者 刘凤 李浩 +3 位作者 陈振涛 邢保书 王晓蕾 孟鑫 《气象水文海洋仪器》 2025年第1期1-5,共5页
研究破碎波卷入气泡羽流泡径谱分布是量化气泡在海气界面气体交换、海盐气溶胶形成等物理海洋过程中作用的重要基础。根据观测原理将气泡羽流观测方法分为声学法、图像法和探针法,文章综述了各种方法的原理与应用场景、关键技术与优缺点... 研究破碎波卷入气泡羽流泡径谱分布是量化气泡在海气界面气体交换、海盐气溶胶形成等物理海洋过程中作用的重要基础。根据观测原理将气泡羽流观测方法分为声学法、图像法和探针法,文章综述了各种方法的原理与应用场景、关键技术与优缺点,得出仍需大力开展破碎波卷入气泡羽流外海观测技术的结论,尤其应重点发展波浪破碎瞬间卷入的高密度、高含气率大气泡羽流的高精度大面积观测方法,为气泡羽流生消全寿命周期的大面积观测提供技术参考。 展开更多
关键词 破碎波 气泡观测 气泡羽流
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基于张量字典学习的高光谱图像稀疏表示分类 被引量：2
8
作者 宫学亮 李玉 +2 位作者 贾淑涵 赵泉华 王丽英 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第3期798-807,共10页
高光谱图像因其蕴含十分丰富的光谱和空间信息已被广泛应用于生产生活的各个领域。为了充分挖掘高光谱图像中蕴含的光谱和空间信息,从高光谱数据固有的三维属性出发,以空-谱张量为基本处理单元,提出一种基于张量字典学习的稀疏表示分类(... 高光谱图像因其蕴含十分丰富的光谱和空间信息已被广泛应用于生产生活的各个领域。为了充分挖掘高光谱图像中蕴含的光谱和空间信息,从高光谱数据固有的三维属性出发,以空-谱张量为基本处理单元,提出一种基于张量字典学习的稀疏表示分类(Tensor-DLSRC)算法,以提高高光谱图像分类精度。首先,构建以像素及其空间邻域像素光谱向量组成的像素空-谱张量;其次,将作为训练样本像素的空-谱张量按照不同维度展开成矩阵,并以其列向量均值作为字典原子组成初始化张量字典;同时,在张量稀疏性约束条件下构建张量稀疏表示(Tensor-SR)模型,并利用张量字典学习算法学习一组能够精确刻画该类张量空-谱特征的字靛矩阵;最后,对待分类像素利用Tensor-SR模型求解其空-谱张量的稀疏表示系数张量,根据重构残差最小化原则确定该像素类别。为了分析参数对提出算法分类精度的影响,在进行分类对比实验之前,通过一系列实验分别讨论训练样本数M、邻域窗口尺寸(2δ+1)×(2δ+1)、字典学习阶段的稀疏度μ1和稀疏表示阶段的稀疏度μ2等参数对总体分类精度(OA)的影响。为了验证提出算法的有效性,分别在Indian Pines、Salinas和Xuzhou三个高光谱数据上进行实验,对比分析本算法与基于光谱向量的SRC算法和DLSRC算法、增加邻域空间信息的JSRC算法和DLJSRC算法和基于空-谱张量的Tensor-DLSRC算法等五种算法的分类结果,并采用基于混淆矩阵的平均准确率(APR)、平均精度(PA)、OA和Kappa系数对分类结果定量分析。所提出的Tensor-DLSRC算法在OA和Kappa系数的平均值水平是六种算法中最高的,且具有最小的标准差,说明本算法与五种其他算法相比能够提供更准确且稳定的分类结果。 展开更多
关键词 高光谱图像 空-谱张量 稀疏表示 张量字典学习 张量稀疏表示分类
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图像与激光测距融合的遥感卫星大型天线形变测量方法 被引量：1
9
作者 朱子仪 孙鹏 +3 位作者 董明利 燕必希 王君 王磊 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期254-262,共9页
针对卫星天线在轨展开后的形变自主测量需求,提出了一种相机、激光测距仪融合的卫星面板形变高精度测量方法。首先,建立了相机与扫描式激光测距仪融合测量的数学模型,由一台相机、一个二维转台和一个激光测距仪组成。其次,提出一种基于B... 针对卫星天线在轨展开后的形变自主测量需求,提出了一种相机、激光测距仪融合的卫星面板形变高精度测量方法。首先,建立了相机与扫描式激光测距仪融合测量的数学模型,由一台相机、一个二维转台和一个激光测距仪组成。其次,提出一种基于BSLO-d(Blood-Sucking Leech Optimizer-distance)仿生优化的激光测距仪高精度指向方法,利用BSLO优化算法对旋转角度进行全局寻优,实现激光光轴指向的初步自主瞄准。最终,设计一种相机与扫描式激光测距融合的三维坐标解算方法,利用测距信息和像面坐标信息,以及相机外参数、标定得到的激光出射点和激光光轴方向向量,解算目标点的三维坐标。通过实测实验可知,指向方法中水平转角和竖直转角的均方根误差(RMSE)分别为0.435 mrad和0.787 mrad,三维坐标测量误差分别为0.948 mm、0.268 mm和0.127 mm。文中所提出的BSLO-d指向角度解算模型和融合测量模型,实现通过非正交二维转台带动激光测距仪进行视觉引导自主瞄准,并通过测距信息和像面坐标解算目标点的三维坐标。在指向角度解算和三维坐标测量方面速度较快具有较高的精度,且系统结构紧凑、易于搭建和标定。因此,该方法为卫星天线在轨高精度型面测量提供了一种新的解决方案。 展开更多
关键词 视觉与激光融合测量 摄影测量 激光测距 三维点测量
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一种低频高灵敏度压电MEMS声接收器设计 被引量：2
10
作者 王登攀 黄晶 +7 位作者 赵德锋 王飞 王露 刘文怡 苗晋威 张立宇 袁宇鹏 胡义东 《压电与声光》 北大核心 2025年第1期28-31,58,共5页
为了提高低频段的灵敏度,基于ScAlN薄膜设计了一种开缝式低频高灵敏度MEMS声传感器结构,并分析了开缝数量对谐振频率和电压输出的影响规律。制作微机电系统(MEMS)声接收器样品,当谐振频率为29.3 kHz时,在20~30 kHz内测得其最高灵敏度高... 为了提高低频段的灵敏度,基于ScAlN薄膜设计了一种开缝式低频高灵敏度MEMS声传感器结构,并分析了开缝数量对谐振频率和电压输出的影响规律。制作微机电系统(MEMS)声接收器样品,当谐振频率为29.3 kHz时,在20~30 kHz内测得其最高灵敏度高于-60 dB,说明所提出的开缝式结构能在低频段实现高灵敏度。 展开更多
关键词 压电薄膜 微机电系统(MEMS) 声接收器
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超声共振风速风向传感器共振态温度补偿方法 被引量：1
11
作者 曾祥豹 袁宇鹏 +2 位作者 廖崧琳 王露 余华 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期11-20,共10页
风能发电、航空航天、气象等重点行业对风速风向的高精度、高可靠检测具有迫切需求。与传统机械式、超声对射式、超声反射式风速风向传感器相比,提出的超声共振式风速风向传感解决方案具有体积小、精度高、无机械磨损的显著优势。针对... 风能发电、航空航天、气象等重点行业对风速风向的高精度、高可靠检测具有迫切需求。与传统机械式、超声对射式、超声反射式风速风向传感器相比,提出的超声共振式风速风向传感解决方案具有体积小、精度高、无机械磨损的显著优势。针对复杂工况环境条件下超声共振式风速风向传感器的精度偏移难题,建立了超声共振式风速风向传感器的误差来源理论模型,开展了不同温度环境传感器测试实验,分析了相应传感器的输出性能,构建了工作环境温度与传感器共振频率点的关联关系,实现了不同环境条件下传感器基于共振点频率的温度补偿。搭建了传感器风洞试验系统,开展了不同温度条件下的传感器风洞试验,试验结果表明,提出的共振态温度补偿后的超声共振式风速风向传感器风速测量精度显著提升,补偿后在<15 m/s的风速范围内风速测量精度时可达±0.3 m/s、在15~50 m/s风速范围内精度可到±2.3%。传感器测量精度随温度漂移显著降低,在环境温度17.1℃时测量误差降低至2.30%,环境温度29.2℃时测量误差降低至2.09%,与传统超声对射/反射式相比精度提升40%以上。综上所述,该研究为风电场风机的发电效率提升、气象领域的要素测量精度提升等重点领域提供更有效的风速风向测量支撑。 展开更多
关键词 风速风向传感器 共振态温度补偿 风速测量
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弹载磁导航中弹体磁化场建模研究
12
作者 张平安 高敏 +2 位作者 汪伟 王毅 李超旺 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第4期1319-1326,共8页
为实现地磁导航在弹体制导中的高精度应用,提出一种弹体磁化场解算模型。采用四面体单元对弹体模型进行剖分离散,通过求和每个离散单元对测量点的磁感应强度,进而计算弹体周围任何位置的磁感应强度。球壳解析模型计算结果和弹体模型的AN... 为实现地磁导航在弹体制导中的高精度应用,提出一种弹体磁化场解算模型。采用四面体单元对弹体模型进行剖分离散,通过求和每个离散单元对测量点的磁感应强度,进而计算弹体周围任何位置的磁感应强度。球壳解析模型计算结果和弹体模型的ANSYS(analysis systems)仿真实验表明,弹体磁化场解算模型相对误差分别为0.42%和0.55%。弹体缩比模型野外试验结果表明,测量点的测量值和计算值变化趋势的相对误差为1.09%。通过3种方式验证了弹体磁化场解算模型能够高精度测量弹体周围任何位置的磁感应强度,表明解算模型的有效性和可行性,具有较高的工程实际价值。 展开更多
关键词 地磁导航 磁化场模型 ANSYS仿真 球壳数值解析 弹体缩比模型实验
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城市峡谷环境下基于多级弹性策略的RTK/INS紧组合导航方法
13
作者 刘均杰 孟骞 +2 位作者 姜颖颖 翟亚慰 周睿阳 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第8期302-310,共9页
针对GNSS/INS高精度组合导航模型在复杂城市峡谷环境下卫星信号容易受到遮挡、多路径效应和故障干扰的问题,提出了一种基于多级弹性策略的RTK/INS紧组合方法,通过“异常检测-故障排除-多源增强”的分级处理机制提升系统精度和鲁棒性。首... 针对GNSS/INS高精度组合导航模型在复杂城市峡谷环境下卫星信号容易受到遮挡、多路径效应和故障干扰的问题,提出了一种基于多级弹性策略的RTK/INS紧组合方法,通过“异常检测-故障排除-多源增强”的分级处理机制提升系统精度和鲁棒性。首先,该方法在卫星RTK定位阶段,通过引入基于卡方检验的故障检测方法,实现对每个历元观测数据中故障的快速判别。若检测到故障,便执行解分离,精准定位故障卫星并进行故障隔离,从而提升卫星导航系统的可靠性。然而,由于门限检测方法原理的局限性,尽管宽松的门限设置有助于确保“大故障”被及时检测,但也可能引发虚警,导致部分“小故障”未能完全排除。为进一步提高组合导航系统的弹性和可靠性,采用IGG-Ⅲ抗差估计方法,动态调整组合导航系统的观测权重,进一步增强系统对门限下“小故障”的抑制能力,提高复杂场景下导航系统的整体性能。实验结果表明,所提出的算法在东向定位误差降低了34.29%,在北向误差上降低了13.22%,尤其在天向定位误差上取得了55.87%的显著降低。整体性能评估结果表明,所提算法的三维定位性能相比传统方法提高了46%,充分验证了该方法在复杂城市峡谷环境下的有效性与鲁棒性。 展开更多
关键词 弹性导航 GNSS/INS紧组合 解分离 抗差估计
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基于二维激光SLAM和纯跟踪方法的单舵轮AGV高精定位和鲁棒控制方法 被引量：1
14
作者 侯君怡 潘子豪 余雷 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第3期161-169,共9页
自动引导车(AGV)是实现智慧物流自动化装配的关键设备,其定位与运动控制的精度及鲁棒性直接决定了AGV运输系统的运行效率。而如何通过同时定位与建图技术(SLAM)进行AGV精准定位和鲁棒控制,避免传统AGV对二维码等固定标识的依赖提升场景... 自动引导车(AGV)是实现智慧物流自动化装配的关键设备,其定位与运动控制的精度及鲁棒性直接决定了AGV运输系统的运行效率。而如何通过同时定位与建图技术(SLAM)进行AGV精准定位和鲁棒控制,避免传统AGV对二维码等固定标识的依赖提升场景应用泛化性,是当前AGV研究的关键问题。提出一种基于二维激光SLAM和纯跟踪方法的单舵轮AGV高精定位和鲁棒控制方法。考虑到单舵轮AGV的硬件结构和运输任务限制,将激光雷达架设在AGV顶部以最大程度获取环境信息。通过构建二维栅格地图作为系统定位基准,在室内结构化的场景中利用二维激光扫描快速定位AGV当前位置。采用基于预瞄距离的纯跟踪算法和柔性加减速方法对AGV进行车体控制与跟踪,实现平滑的路径跟踪曲线并提升长时间取送货任务的鲁棒性。实验验证中,对物流行业的真实室内环境进行了定位精度误差验证,激光算法在2000次的激光定位结果中实现±5 mm的定位精度,直线轨迹跟踪精度在25 mm,AGV在120次的工作任务中的工作点重复定位精度在±6 mm。系统在无标识环境中实现高精度与强鲁棒性,为工业AGV升级提供高精度低成本解决方案,助力现代物流柔性化与智能化发展。 展开更多
关键词 自动引导车 物流智慧化 二维激光定位 纯跟踪算法 柔性加减速
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海底土体剪切应力测量装置研制 被引量：1
15
作者 陈存贵 李青 +1 位作者 徐夏捷 李坤 《中国测试》 北大核心 2025年第5期92-100,共9页
海洋开发已步入深地时代,迫切需要获取深层土体的力学性质,剪切应力作为重要的土体力学参数,其主要的测量装置——十字剪切仪,在土体中的贯入深度有限,且对关键参数扭矩的测量也尚无有效的非接触测量方法。为提升装置的贯入深度,该文提... 海洋开发已步入深地时代,迫切需要获取深层土体的力学性质,剪切应力作为重要的土体力学参数,其主要的测量装置——十字剪切仪,在土体中的贯入深度有限,且对关键参数扭矩的测量也尚无有效的非接触测量方法。为提升装置的贯入深度,该文提出对十字剪切仪结构的首次改造,并基于逆磁致伸缩效应,设计一款可非接触测量的扭矩传感器。通过理论分析,建立起扭矩与传感器输出间的数学模型,结合Comsol仿真与实际试验,讨论轴杆材料、轴杆直径、线圈间隙等因素对传感器输出特性的影响。针对海底下软土和硬土两种实际测量情况,设计两款扭矩传感器,可测量范围分别为:0~80 N·m,0~220 N·m,灵敏度:0.7 mV/(N·m)、0.6 mV/(N·m),最大相对误差在9%以内。最后,将设计好的剪切应力测量装置贯入模拟平台中进行试验,测得的剪切应力随土体压紧应力的增大而增大,符合理论情况。该文设计的装置,具有结构简单、线性度好等特点,为深海土体剪切应力的原位测量提供一种新思路。 展开更多
关键词 逆磁致伸缩 剪切应力 扭矩测量 仿真分析
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基于导波的套管井完整性评价技术研究
16
作者 张斯琪 杨涵 +3 位作者 曾周末 陈世利 苏远大 刘洋 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第7期139-149,共11页
套管井固井质量检测作为保障油气井全生产周期安全、提升油气资源开发效益以及支持碳捕获与封存战略的关键技术,其研究紧密契合国家重大战略需求,是当前油气工程领域待解决的挑战性课题。声波测井技术因其对介质声阻抗特性、水泥环空损... 套管井固井质量检测作为保障油气井全生产周期安全、提升油气资源开发效益以及支持碳捕获与封存战略的关键技术,其研究紧密契合国家重大战略需求,是当前油气工程领域待解决的挑战性课题。声波测井技术因其对介质声阻抗特性、水泥环空损伤及胶结界面状态具有较高的敏感性而得到广泛应用。然而,传统声波测井技术的探测灵敏度主要集中于套管-水泥界面,且经典弹性波理论仅能描述理想条件下的波动现象,对界面弱胶结状态的模拟存在局限性。针对上述问题,以单层套管井为对象,将不同界面弱胶结特征表征为滑移边界条件,构建滑移界面理论的声波测井模型,基于阵列声波测井仪器探究了多模态导波在不同界面胶结状态下的传播特性,提出利用导波频散特征对水泥环损伤进行表征的新方法。开展不同界面胶结状态的单层套管井模型实验,数据结果有效验证了利用频散特征评价固井质量的可能性。研究结果表明,根据不同导波频散特性可以反演和评价套管井固井损伤和力学性能,对了解复杂水泥缺陷条件下的导波传播特性具有参考意义,为综合利用套管内多模态波传播特性进行固井质量评价和水泥封隔效果评价提供了理论依据。 展开更多
关键词 声波测井 固井质量评价 套管井 滑移界面 频散曲线
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基于三线圈耦合结构的感应耦合式电能数据并行传输系统
17
作者 郎子琛 李醒飞 +2 位作者 徐佳毅 谢子铭 李洪宇 《海洋湖沼通报(中英文)》 北大核心 2025年第2期30-40,共11页
对于缆系浮标中应用的感应耦合式电能传输系统而言,水上和水下设备之间的通信由于水环境的复杂性而成为一个挑战。本文提出了一种采用三线圈耦合结构实现电能数据并行传输的新型系统。首先,本文介绍了整个系统的电路模型,由五个互相绝... 对于缆系浮标中应用的感应耦合式电能传输系统而言,水上和水下设备之间的通信由于水环境的复杂性而成为一个挑战。本文提出了一种采用三线圈耦合结构实现电能数据并行传输的新型系统。首先,本文介绍了整个系统的电路模型,由五个互相绝缘的闭合回路构成,它们通过两个三线圈耦合结构的耦合器连接,并且详细说明了所提出耦合器的结构。其次,本文推导了正向和反向通信时电能和数据的传递函数,并对传输特性进行了分析。第三,本文详细分析了三线圈耦合结构的特点,进而给出了优化系统并且降低电能和数据之间串扰的方法。最后,本文通过实验对所提出的系统进行了验证。实验样机可以实现50 W电能传输和30 kb/s数据传输。 展开更多
关键词 感应耦合式电能数据并行传输 三线圈耦合结构 传递函数
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用于水平定向钻进的自供电振动传感器的研制
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作者 冯彦军 任建超 +4 位作者 吴川 刘茂福 丁维波 赵燚 陈驰 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第4期195-200,共6页
对水平定向钻进孔底钻具振动的实时监测,对于保障作业安全和提高工作效率均具有重要意义。同时,传统的振动传感器在供电方面存在局限性,而具有自发电功能的振动传感器更加适宜实际工况。基于摩擦纳米发电机原理,提出一种新型自供电振动... 对水平定向钻进孔底钻具振动的实时监测,对于保障作业安全和提高工作效率均具有重要意义。同时,传统的振动传感器在供电方面存在局限性,而具有自发电功能的振动传感器更加适宜实际工况。基于摩擦纳米发电机原理,提出一种新型自供电振动传感器,其可充分利用钻进过程中振动工况诱导发电,并同步实现振动频率的测量。试验结果表明:传感器可在温度0~105℃、相对湿度0~90%内正常工作,测量振动频率为0~13 Hz,测量误差小于±3%,传感器的安装平面倾角不超过45°;传感器的发电性能显示其输出功率最大可达0.61μW,在并联多个传感器并进行电量存储后使用,可为其他井下测量仪器供电。相关研究成果可为井下随钻测量及传感器研发人员提供一定的借鉴。 展开更多
关键词 振动传感器 钻具振动 自供电 摩擦纳米发电机 水平定向钻进
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井下阵列式可变形自供电振动传感器
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作者 冯彦军 任建超 +4 位作者 吴川 刘茂福 丁维波 白荣财 陈驰 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第1期186-193,共8页
钻井过程中实时测量钻具振动对于钻井工艺及井下安全至关重要,然而传统的井下振动传感器供电方式增加了钻井成本并降低了钻井效率,而具有自发电功能的传感器无疑将更加适宜实际工况。基于摩擦纳米发电机原理,提出了一种井下阵列式可变... 钻井过程中实时测量钻具振动对于钻井工艺及井下安全至关重要,然而传统的井下振动传感器供电方式增加了钻井成本并降低了钻井效率,而具有自发电功能的传感器无疑将更加适宜实际工况。基于摩擦纳米发电机原理,提出了一种井下阵列式可变形自供电振动传感器。试验表明该传感器可同步测量振幅和频率,其中振动频率的测量范围为0~11 Hz,测量误差小于±4%;可实现3个离散振幅值(10、25、40 mm)的测量,测量误差为±3 mm,且传感器的工作温度范围为0~85℃。此外传感器还具有发电功能,试验表明传感器的最大输出功率可达8.3×10^(-7) W,而将多个传感器并联使用后其发电功率将大幅度提升。研究成果可为井下传感器及井下发电机的研制提供新的思路。 展开更多
关键词 振动传感器 摩擦纳米发电机 自供电 钻杆振动
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基于MEMS姿态传感器重力式波浪计的设计与比对研究
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作者 肖超 陈永华 +1 位作者 胡贺岗 刘庆奎 《海洋湖沼通报(中英文)》 北大核心 2025年第4期53-60,共8页
为了低成本实现全天时、全天候地波浪观测,本文提出了一种基于MEMS姿态传感器重力式波浪计的设计方案。该波浪计通过包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴地磁计的姿态传感器采集原始信号,通过四元数法进行坐标系转换得到竖直方向加速度... 为了低成本实现全天时、全天候地波浪观测,本文提出了一种基于MEMS姿态传感器重力式波浪计的设计方案。该波浪计通过包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴地磁计的姿态传感器采集原始信号,通过四元数法进行坐标系转换得到竖直方向加速度信号,利用傅里叶变换将时域加速度信号转换为频域信号进行二次积分,得到波浪高度数据,通过上跨零点法完成对波浪特征值的解析。利用波浪模拟装置进行模拟波浪测量实验,对比自研波浪计测得全波高度数据与标准正弦函数,并对波浪特征值进行误差分析,结果表明示值误差满足一级准确度。最后,在荣成市近海与SBY1-1波浪计进行了海上波浪测量比对实验研究,测波结果呈强相关,实验表明,该波浪计能够稳定准确完成海上波浪测量任务。 展开更多
关键词 波浪计 测波方法 频域积分 坐标系转换
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