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海洋可控源三维电磁响应显式灵敏度矩阵的快速算法

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物理学报 2021年第6期70卷 356-371页

作者：陈博汪宏年杨守文殷长春吉林大学物理学院计算方法与软件国际中心长春130012 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

借助电场耦合势三维有限体积法与直接求解技术,研究建立了一套海洋可控源三维电磁响应显式灵敏度矩阵(或称为Fréchet导数)高效算法.首先,利用Yee氏交错网格和有限体积法对电场混合势Helmholtz方程进行离散处理,建立与移动源电磁场正演... 详细信息

借助电场耦合势三维有限体积法与直接求解技术,研究建立了一套海洋可控源三维电磁响应显式灵敏度矩阵(或称为Fréchet导数)高效算法.首先,利用Yee氏交错网格和有限体积法对电场混合势Helmholtz方程进行离散处理,建立与移动源电磁场正演模拟相对应的大型代数方程组,再应用直接法得到的逆矩阵和三维线性插值技术事先确定插值算子和投影算子,并利用投影算子与各个发射源离散向量的乘积计算多发射源电磁响应,极大地提高了多发射源电磁场正演模拟效率.在此基础上,根据块状模型和像素模型中异常体电导率分片常数分布特征,将电导率摄动产生的一次散射电流场表示成Yee氏剖分网格上散射电流元的叠加,由投影算子与散射电流元的离散向量的乘积快速计算出电场强度与磁场强度的显式灵敏度矩阵.最后,通过数值计算检验算法的有效性,并通过块状模型与像素模型分别研究海洋可控源电磁响应特征.

关键词：海洋可控源电磁灵敏度矩阵有限体积法投影算子

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利用h细化优化电阻层析成像灵敏度矩阵

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2018年第2期51卷 150-158页

作者：肖理庆王化祥聂文艳天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 淮南师范学院机械与电气工程学院淮南232038 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

为了提高电阻层析成像图像重建质量,利用h细化优化灵敏度矩阵以改善其病态性.以电阻层析成像有限元模型h细化区域的起始层数、终止层数以及三角形有限元内部区域所插入节点的横坐标、纵坐标为变量,以敏感场均匀分布时灵敏度矩阵条件数... 详细信息

为了提高电阻层析成像图像重建质量,利用h细化优化灵敏度矩阵以改善其病态性.以电阻层析成像有限元模型h细化区域的起始层数、终止层数以及三角形有限元内部区域所插入节点的横坐标、纵坐标为变量,以敏感场均匀分布时灵敏度矩阵条件数的倒数为适应度函数,利用h细化优化灵敏度矩阵,并将优化结果应用于改进Landweber预迭代算法图像重建.实验结果表明,利用h细化可有效改善其病态程度,相比采取全局细化前后有限元模型对应的灵敏度矩阵,条件数分别降低了35.354,3%,、32.820,4%,,提高了重建图像分辨率.

关键词：电阻层析成像 h细化灵敏度矩阵病态性

改进的灵敏度矩阵法在离轴望远镜装调中的应用

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光学精密工程 2015年第9期23卷 2595-2604页

作者：顾志远颜昌翔李晓冰胡春晖王洋中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 长春奥普光电技术股份有限公司吉林长春130033

为了在较大失调范围内准确求解离轴梅逊式无焦卡塞格林望远镜元件的失调量,提出了基于改进的灵敏度矩阵模型的计算机辅助装调方法。分析了传统灵敏度矩阵法的原理及局限性,并在传统方法的数学模型中加入二次修正项,对传统计算机辅助装... 详细信息

为了在较大失调范围内准确求解离轴梅逊式无焦卡塞格林望远镜元件的失调量,提出了基于改进的灵敏度矩阵模型的计算机辅助装调方法。分析了传统灵敏度矩阵法的原理及局限性,并在传统方法的数学模型中加入二次修正项,对传统计算机辅助装调技术进行了改进。针对离轴望远镜系统,分析了次镜失调状态下系统的像差特性,分别采用改进模型和传统模型对系统失调量与像差间的映射关系进行近似,并对失调望远镜系统进行仿真装调。仿真装调结果表明:在次镜偏心为±8mm、倾斜为±1.5°的失调范围内,传统方法计算得到的次镜x、y、z偏心量和α、β倾斜量均方根误差分别是:2.689mm、2.494mm、0.194mm和0.500°、0.525°;而改进方法对应的计算结果为:0.404mm、0.323mm、0.047mm和0.064°、0.065°,显示改进后的灵敏度矩阵方法的失调量求解准确度大幅优于传统方法。最终,采用改进方法对望远镜进行装调,得到了轴上视场波像差(均方根值RMS)为0.056λ(λ=632.8nm),边缘视场波像差RMS均优于0.1λ的良好装调结果。得到的结果满足设计要求。

关键词：离轴望远镜计算机辅助装调灵敏度矩阵失调 Zernike系数

基于灵敏度矩阵特征值的索杆张力结构主动张拉索优选方法

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建筑结构学报 2014年第9期35卷 123-130页

作者：邓华夏巨伟浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058

施工时合理选择主动张拉索是控制索杆张力结构预张力偏差的主要措施。以单元的预张力偏差平方和作为评价整体结构预张力偏差的指标,通过对反映单元预张力偏差与索长误差关系的灵敏度矩阵进行谱分解,将该指标表示为索长误差与灵敏度矩阵... 详细信息

施工时合理选择主动张拉索是控制索杆张力结构预张力偏差的主要措施。以单元的预张力偏差平方和作为评价整体结构预张力偏差的指标,通过对反映单元预张力偏差与索长误差关系的灵敏度矩阵进行谱分解,将该指标表示为索长误差与灵敏度矩阵的特征值和特征向量的解析关系式,理论上解释了选择不同主动张拉索会使灵敏度矩阵特征值发生变化,从而直接影响到对结构预张力偏差的控制效果。由于灵敏度矩阵特征值具有衰减迅速的特点,故采用其一阶特征值和特征向量可有效估计结构的最不利预张力偏差。进一步以灵敏度矩阵的一阶特征值为评价指标,基于遗传算法提出了一种主动张拉索的优选方法。以一实际索杆张力结构为例,进行不同条件下的主动张拉索优选分析,其结果验证了优选方法的有效性。

关键词：索杆张力结构预张力偏差主动张拉索优选灵敏度矩阵特征值

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电磁层析成像灵敏度矩阵实验测试方法

仪器仪表学报 2013年第9期34卷 1982-1988页

作者：刘泽薛芳其杨国银邢哲孙秀芳北京交通大学电子信息工程学院北京100044 2北京联合大学机电学院北京100020

灵敏度矩阵是电磁层析成像系统图像重建的先验信息,它反映了电磁层析成像系统在重建截面内微小测试单元逐个放入扰动物质后检测输出值的变化。为实现较为精细的图像重建效果,通常将截面剖分成数量较多的微小单元,用于灵敏度计算和重建... 详细信息

灵敏度矩阵是电磁层析成像系统图像重建的先验信息,它反映了电磁层析成像系统在重建截面内微小测试单元逐个放入扰动物质后检测输出值的变化。为实现较为精细的图像重建效果,通常将截面剖分成数量较多的微小单元,用于灵敏度计算和重建结果表达,所以电磁层析成像灵敏度矩阵一般依靠电磁场有限元仿真计算正问题的方法获得。但有限元仿真的正问题模型难以与实际模型完全一致,导致图像重建的先验信息不准,从而影响重建效果。区别于传统研究方法,设计了灵敏度矩阵的实验测试方法,应用精密电动平移台驱动测试试样,使试样按照有限元软件对截面剖分的单元坐标自动逐个测试,最后应用测试结果合成重建所需灵敏度矩阵,图像重建结果证明了该方法的有效性。

关键词：电磁层析成像灵敏度矩阵图像重建正问题电磁场有限元法

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基于电场中心线的ECT灵敏度矩阵计算

中南大学学报（自然科学版） 2016年第11期47卷 3929-3934页

作者：薛倩马敏王化祥中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 天津大学电气与自动化工程学院天津300072

电容层析成像(ECT)因其时间分辨率高的优势在两相流在线测量中获得广泛应用。然而,ECT固有的软场特性严重制约ECT系统的成像质量。为改进在线成像质量,类比CT中投影矩阵的计算,基于电场中心线的概念提出一种估算灵敏度矩阵的方法。利用... 详细信息

电容层析成像(ECT)因其时间分辨率高的优势在两相流在线测量中获得广泛应用。然而,ECT固有的软场特性严重制约ECT系统的成像质量。为改进在线成像质量,类比CT中投影矩阵的计算,基于电场中心线的概念提出一种估算灵敏度矩阵的方法。利用两相流检测实验验证该方法的可行性。研究结果表明:该方法估算的灵敏度矩阵可用于两相流在线监测,且明显提高敏感场中间区域的空间分辨率。

关键词：电容层析成像两相流灵敏度矩阵

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一种用于磁感应成像中灵敏度矩阵的计算方法

东北大学学报（自然科学版） 2011年第5期32卷 618-621页

作者：吕轶王旭杨丹陈玉艳东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

生物组织中的磁感应成像(MIT)是一种通过测量交变磁场中因扰动导体所引起的感应电压来重建复合电导率分布的方法.灵敏度矩阵即是映射电导率分布的变化与接收线圈中感应电压变化的对应关系.基于有限元方法和补偿原理,提出一种快速计算灵... 详细信息

生物组织中的磁感应成像(MIT)是一种通过测量交变磁场中因扰动导体所引起的感应电压来重建复合电导率分布的方法.灵敏度矩阵即是映射电导率分布的变化与接收线圈中感应电压变化的对应关系.基于有限元方法和补偿原理,提出一种快速计算灵敏度矩阵的方法,并应用这种方法进行了多种仿真分析实验.结果表明,通过该方法可以快速地对单个扰动和多个扰动的灵敏度矩阵进行有效求解,即为MIT中逆问题的图像重建提供了有效的方法.

关键词：磁感应成像灵敏度矩阵接收线圈有限元图像重建

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实际报价结算下的灵敏度矩阵消除阻塞的算法

高电压技术 2006年第11期32卷 135-138页

作者：李林川赵森林顾丽梅杨理天津大学电气与自动化工程学院天津300072

为了保证系统运行的安全性提出了一种基于灵敏度矩阵的阻塞消除算法,在按机组实际报价结算时,针对出现阻塞的支路,形成相应的灵敏度系数矩阵,以调整费用最小为目标函数,整体解决过载支路的阻塞。它以过载支路的过载量和相应的发电机组... 详细信息

为了保证系统运行的安全性提出了一种基于灵敏度矩阵的阻塞消除算法,在按机组实际报价结算时,针对出现阻塞的支路,形成相应的灵敏度系数矩阵,以调整费用最小为目标函数,整体解决过载支路的阻塞。它以过载支路的过载量和相应的发电机组的灵敏度系数和调整量的乘积形成等式约束,并和目标函数构成拉格朗日函数,采用拉格朗日求极值的方法,通过推导得出各发电机的调整量。整个计算过程只需求解一个线性方程组,计算较为简单快捷。通过对IEEE9和IEEE30节点系统两个算例的计算,验证了所提算法的正确性和有效性。

关键词：电力市场实际报价结算阻塞管理灵敏度矩阵拉格朗日函数

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灵敏度矩阵分析的模拟电路故障诊断方法

测控技术 2009年第11期28卷 68-72页

作者：宋国明雷霖王厚军谌强电子科技大学自动化工程学院四川成都610054 成都电子机械高等专科学校计算机系四川成都610031

在分析现有模拟电路多频灵敏度故障诊断方法的基础上,提出一种新的测试频率范围的选择方法,即灵敏度矩阵分析方法。灵敏度矩阵作为故障诊断方程的一个系数矩阵,它的奇异性制约着故障诊断方程解的存在性,而灵敏度矩阵又是测试频率的函数... 详细信息

在分析现有模拟电路多频灵敏度故障诊断方法的基础上,提出一种新的测试频率范围的选择方法,即灵敏度矩阵分析方法。灵敏度矩阵作为故障诊断方程的一个系数矩阵,它的奇异性制约着故障诊断方程解的存在性,而灵敏度矩阵又是测试频率的函数。通过化简故障诊断方程,建立灵敏度矩阵的奇异性与测试频率的关系,从而直接判断故障诊断方程的可解性。仿真实验表明,该方法可以选择一组最佳的测试参数和测试频段,准确地识别电路中的双故障,从而克服现有方法测试频率选择与诊断方程可解性之间的模糊性,增加求解故障诊断方程的可控性和提高故障的诊断率。

关键词：故障诊断模拟电路灵敏度矩阵测试频率