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近断层地震动脉冲特性研究综述

工程力学 2021年第8期38卷 1-14,54页

作者：陈笑宇王东升付建宇国巍大连海事大学道路与桥梁工程研究所大连116026 河北工业大学土木与交通学院天津300401 中南大学土木工程学院长沙410083

近20年来近断层地震动的脉冲效应获得了广泛关注,其与震源过程和结构地震破坏关系密切。该文首先对近断层地震动中速度脉冲的成因进行简要概括,而后对近断层强震记录处理、脉冲识别与特性参数获取方法进行了系统回顾,最后对现有研究中... 详细信息

近20年来近断层地震动的脉冲效应获得了广泛关注,其与震源过程和结构地震破坏关系密切。该文首先对近断层地震动中速度脉冲的成因进行简要概括,而后对近断层强震记录处理、脉冲识别与特性参数获取方法进行了系统回顾,最后对现有研究中获得的脉冲个数、脉冲周期和脉冲幅值与地震参数间的统计关系进行比较。认为强震记录处理的传统分段校正方法无法在频域最大可能复原有效地震动信息,还存在脉冲识别与提取方法主要基于向前方向性效应引发、相关脉冲参数统计分析中对地质构造和断层类型考虑不足等问题。建议后续研究中多关注基于时频分析的基线校正方法,深入研究滑冲效应引起的脉冲、竖向地震动中的脉冲特性以及地质构造和断层破裂过程等因素对脉冲特性参数的影响。

关键词：近断层地震动文献综述基线校正脉冲识别脉冲特性

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汶川地震和鲁甸地震的脉冲型地震动比较研究

工程力学 2016年第8期33卷 150-157页

作者：曲哲师骁中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室河北三河065201

近年来我国在近断层地震动观测及其对建筑结构地震反应的影响方面开展了有意义的工作,但我国大陆地区获取的近断层脉冲型地震动数量仍非常有限。2014年发生在云南省鲁甸县的Mw6.3级地震造成了与其震级不相称的严重伤亡和建筑震害,除建... 详细信息

近年来我国在近断层地震动观测及其对建筑结构地震反应的影响方面开展了有意义的工作,但我国大陆地区获取的近断层脉冲型地震动数量仍非常有限。2014年发生在云南省鲁甸县的Mw6.3级地震造成了与其震级不相称的严重伤亡和建筑震害,除建筑抗震能力和次生灾害等因素之外,破坏力强大的近断层脉冲型地震动也是重要的致灾因素。该文采用基于小波变换的脉冲识别方法,分析了在鲁甸地震中获取的地震动记录的脉冲特性,并与2008年汶川地震中的近断层脉冲型地震动进行了比较。结果显示,与汶川地震中的脉冲型地震动相比,鲁甸龙头记录速度脉冲周期较短,但其速度峰值很大,在6级左右的中等地震中非常少见。此外,该记录的能量分布具有明显的方向性。但由于该台站震中距很小,其成因能否用向前方向性效应解释仍有待商榷。

关键词：鲁甸地震汶川地震近断层脉冲型地震动小波变换脉冲识别向前方向性

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塔康系统关键技术的研究与塔康测位的实现

塔康系统关键技术的研究与塔康测位的实现

作者：周振国西安电子科技大学

学位级别：硕士

塔康系统的基本功能包括测位、测距以及信标台识别，对于飞机出航、归航具有重要作用。在其发展过程中，功能又有所扩展，主要表现为空对空功能、逆式塔康等。本文主要研究了塔康系统测距、测位的基本原理，设计并实现了塔康信标台... 详细信息

塔康系统的基本功能包括测位、测距以及信标台识别，对于飞机出航、归航具有重要作用。在其发展过程中，功能又有所扩展，主要表现为空对空功能、逆式塔康等。本文主要研究了塔康系统测距、测位的基本原理，设计并实现了塔康信标台与塔康机载设备的功能以及塔康测位硬件平台的实现。塔康信标发射系统主要包括塔康信号源的产生，塔康信号的基本编码，高斯脉冲对的产生，信号的上变频以及低通滤波，信号源的中频调制以及15Hz、135Hz包络调制;塔康机载设备主要实现高斯脉冲的识别，脉冲对译码，基准信号的识别，包络检波以及相位粗测与相位精测的实现。在软件仿真的基础上，本文重点研究了塔康测位的硬件实现，提出的信号源产生方案，能够最大限度的降低接收端输出信号对基准群第一脉冲的干扰，提高了信号源的稳定性。在系统方案设计中，采用了多速率采样技术，大大提高了系统硬件资源的利用率。

关键词：塔康脉冲识别基准译码搜索跟踪

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近断层地震动作用下隔震建筑抗震性能研究

近断层地震动作用下隔震建筑抗震性能研究

作者：师骁中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

为研究近断层地震动作用下隔震结构的抗震性能,本文首先对近年来我国主要地震的近断层地震动记录进行脉冲提取和脉冲特性的对比,从地震动输入的角度分析了鲁甸地震宏观震中出现的严重震害。完成了隔震结构上部结构底板碰撞挡土墙试验,... 详细信息

为研究近断层地震动作用下隔震结构的抗震性能,本文首先对近年来我国主要地震的近断层地震动记录进行脉冲提取和脉冲特性的对比,从地震动输入的角度分析了鲁甸地震宏观震中出现的严重震害。完成了隔震结构上部结构底板碰撞挡土墙试验,获取了挡土墙碰撞动力学模型。并通过碰撞试验验证基于Hertz-damp理论的挡土墙的碰撞模型,建立了隔震层-挡土墙碰撞的简化分析模型。将该模型放入隔震结构集中质量模型中,通过增量动力分析考察了具有不同隔震沟宽度、挡土墙刚度、基底剪力系数和隔震层刚度的隔震结构在近断层地震动及其脉冲下的抗倒塌能力。通过这些工作主要得到了如下结论:第一,2014年Mw6.3级鲁甸地震中获取的鲁甸龙头记录具有明显的近断层脉冲型地震动特性。其脉冲周期很小,速度幅值却很大,在中等地震中较为少见;拟加速度反应谱值在短周期段远超我国规范设计谱,其速度脉冲对中短周期结构的输入能量也远超日本第二水准抗震设计水平。这从地震动输入的角度解释了鲁甸地震宏观震中附近建筑震害严重的现象。第二,碰撞试验结果表明,在撞击质量和入射速度均相同的条件下,与平面撞击相比,撞块与挡土墙之间呈一定入射角度的斜角撞击会产生更大的加速度,从而造成更大的碰撞力。另一方面,在入射角度和入射速度相同的条件下,撞块质量对碰撞加速度基本没有影响,碰撞力的大小则与撞块质量成比例。第三,通过将挡土墙等效为单自由度体系,并在挡土墙被撞局部耦合基于Hertz-damp理论的局部碰撞模型,形成的挡土墙碰撞单元能够较好的模拟试验现象,但无法反应碰撞角度对碰撞行为的影响。第四,在增量动力分析中分别对隔震结构输入近断层地震动及其脉冲。发现隔震缝宽度与结构抗倒塌能力两者关系存在三种模式。此外,挡土墙等价线性单元可以合理估计不同碰撞入射速度对其刚度的影响。提取脉冲在反应谱的各周期段与原地震动较好吻合才可替代原地震动作为结构输入。

关键词：鲁甸地震汶川地震脉冲识别隔震碰撞隔震沟宽度抗倒塌能力

基于潜在破坏势的近断层隧道最不利地震动研究

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基于潜在破坏势的近断层隧道最不利地震动研究

作者：卢志楷西南交通大学

学位级别：硕士

地震主要是一种由于活动断层运动而产生的自然灾害。我国幅员辽阔,处于亚欧地震带和环太平洋地震带之间,地震活动分布广、频率高、强度大、震源浅是我国基本国情。与地震灾害频繁发生这一基本国情相对应的现实是:我国已经成为世界上交... 详细信息

地震主要是一种由于活动断层运动而产生的自然灾害。我国幅员辽阔,处于亚欧地震带和环太平洋地震带之间,地震活动分布广、频率高、强度大、震源浅是我国基本国情。与地震灾害频繁发生这一基本国情相对应的现实是:我国已经成为世界上交通隧道建设数目最多、规模最大、发展最为迅速的国家。在建或拟建的大量交通隧道位于我国地震频发的西南、西北、华北、东南区域的活动断层带上。近断层地震动具有速度脉冲、上盘效应、地表永久位移等显著特征,其对隧道的破坏作用明显异于远场地震动。本文依托国家自然科学基金“近断层交通隧道震害机理与结构抗震适应性研究”,基于潜在破坏势对近断层隧道结构最不利地震动研究开展了如下工作:（1）基于经验模态分解法,提出了一种近断层脉冲型地震动速度脉冲部分的提取方法,确定脉冲识别指标PI值下限为0.2,在实现对脉冲定量识别的基础上,推广多脉冲型地震动的识别方法。（2）基于波动理论,在有限元软件中实现了数值模型采用粘弹性边界地震动的合理输入;计算地震动潜在破坏势表征参数与地震动对隧道破坏势评价参数之间的相关性,根据相关系数大小确定最优表征参数;进一步提出潜在破坏势综合评价方法,为近断层区域隧道选择最不利设计地震动提供参考。（3）基于波动理论,在有限元软件中实现了数值模型采用粘弹性边界地震动斜入射的合理输入,根据地震动入射角度对隧道破坏势的影响确定近断层脉冲型地震动最不利地震动入射角,P波最不利入射角为30°,SV波最不利入射角为15°。

关键词：脉冲识别地震动潜在破坏势评价方法最不利设计地震动最不利入射角

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电力电缆局部放电在线检测技术研究

电力电缆局部放电在线检测技术研究

作者：梁园园西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,我国在用电方面的需求显著上升,电力电缆广泛应用到各级电力传输系统中。电缆在长期运行过程中,不可避免地会出现某些潜在问题。研究表明,电缆的局部放电现象在某种程度上能够反映电缆绝缘材料的劣化程度,可以显示电缆存在的缺... 详细信息

近年来,我国在用电方面的需求显著上升,电力电缆广泛应用到各级电力传输系统中。电缆在长期运行过程中,不可避免地会出现某些潜在问题。研究表明,电缆的局部放电现象在某种程度上能够反映电缆绝缘材料的劣化程度,可以显示电缆存在的缺陷。目前,应用较为广泛的是采用振荡波技术对电力电缆进行离线局放检测。然而,我国电网系统庞大,开展停电试验十分困难,该方法在一定程度上受到了制约,同时离线检测也无法模拟电缆的实际运行状态。因此,对电力电缆进行局部放电在线检测技术研究具有一定的应用价值。本文深入研究了电力电缆局部放电在线检测技术,分析了电力电缆中局放脉冲信号的传播规律,设计了前端传感器以及数据采集系统,并针对脉冲性干扰信号和多局放信号共存的现象提出了一种局部放电信号的聚类识别算法。首先,研究了局部放电在线检测技术的背景以及国内外发展情况,阐述了局部放电检测中的噪声来源以及聚类识别技术,分析了局部放电现象的产生原因以及放电机理,并根据局放信号特征采用五种数学模型对其进行模拟。为了研究局部放电信号在电力电缆中的传输特性,以双指数衰减模型作为局放脉冲信号,在SIMULINK中搭建电力电缆的分布参数线路模型,通过改变电缆长度以及分布参数的数值,分析各因素对信号传输的影响。其次,综合比较多种局放检测方法,采用电磁耦合法实现局放信号的在线检测,设计了基于罗戈夫斯基线圈的自积分式高频电流传感器(High Frequency Current Transducer,HFCT)以及信号采集系统,根据不同类型局部放电现象的产生原理设计并制作了三种局放典型缺陷模型,并在实验室搭建了局部放电试验平台。针对电流传感器,首先在MATLAB中对各项参数进行分析,确定线圈的绕制匝数以及积分电阻,然后测试不同频率下传感器的性能。对于信号采集系统,硬件部分采用高采样率高精度示波器与便携式计算机相结合的设计方案,软件部分选用LABVIEW与MATLAB混合编程实现数据的采集和处理,其中LABVIEW用于实现示波器与计算机的通信、波形显示以及数据导出等功能,MATLAB用于实现信号的处理。最后,针对脉冲性干扰信号与多局放脉冲信号共存的情况,提出了一种局部放电信号的聚类识别算法,主要包括脉冲提取、特征参数提取、聚类分析以及效果评估过程。该算法首先通过幅值-时间阈值法与时域能量法联合提取脉冲信号,然后根据同步多通道法获取信号的特征向量,接着通过模糊C均值聚类算法(Fuzzy C-means,FCM)对样本进行聚类,最后根据单类信号的局部放电相位分布图谱(Phase Resolved Partial Discharge,PRPD)以及双参数Weibull分布函数拟合情况对聚类效果进行分析与检验。实验结果表明,所提算法能够高效准确地提取脉冲信号,且与等效时频法相比,能够更好地表征脉冲信号特征,同时该算法采用减法聚类初始化聚类中心,可以对多种放电信号进行有效聚类,从而实现单类放电信号的类型识别。

关键词：电力电缆局部放电电缆仿真罗氏线圈数据采集脉冲识别

基于第二代小波变换对随钻测井信号去除噪声与识别算法的研究

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基于第二代小波变换对随钻测井信号去除噪声与识别算法的研究

作者：曹云飞山东大学

学位级别：硕士

在石油勘探工程中,随钻测井系统实时传输井下工具面角、井斜角、扭矩等钻井工程参数和自然伽马、补偿中子密度等物理参数到地面,对钻井导向和地质特性探测过程有至关重要的指导作用,其中信号传输广泛采用无线泥浆脉冲传输方式。在油田... 详细信息

在石油勘探工程中,随钻测井系统实时传输井下工具面角、井斜角、扭矩等钻井工程参数和自然伽马、补偿中子密度等物理参数到地面,对钻井导向和地质特性探测过程有至关重要的指导作用,其中信号传输广泛采用无线泥浆脉冲传输方式。在油田钻井深度大、开采环境恶劣和地质组成复杂的场景下采集的泥浆有效信号完全淹没在噪声中。井下采集参数信息逐渐增多,数据传输速率越来越高,因此高速率滤波是泥浆信号处理的关键技术。针对有效泥浆信号幅值微弱、传输速率快、噪声强度大,本论文提出了基于第二代小波变换去噪和变幅值-最大化相关系数脉冲识别算法,并将该算法应用在模拟深井泥浆脉冲信号和某油田实际测量的脉冲信号,与小波变换、完备的集合经验模态分解和最小均方去噪算法进行实验验证。通过实验结果得出,本论文提出的算法对深井泥浆信号去除噪声的运算速率领先上述三种算法,在对模拟深井泥浆信号识别方面取得最优结果。本论文研究课题来自国家重点研发计划:“高速泥浆脉冲传输系统研制”。本论文对无线泥浆信号传输技术的主要研究摘录如下:第一,本论文研究了泥浆信号的传输特性,总结并分析了信号编码格式以及传输过程中噪声的来源,设计了满足数据传输的脉冲间隔编码方式,为后续建立模拟深井泥浆信号数学模型奠定理论基础。第二,本论文对泥浆信号采集的硬件和算法进行了研究。针对泥浆脉冲信号的信道传输特点,详细地分析了信号采集模块、数值仿真软件以及信号处理流程和五种算法评估指标。第三,本论文利用NI cDAQ-9132信号采集模块和LabView搭建了模拟泥浆信号采集的实验台,详细地介绍了采集模块的前面板、硬件框图以及工作原理,对泥浆信号经过信道传输后的噪声干扰进行了数值模拟,完成了信号的采集、存储和输出。第四,本论文对模拟深井泥浆信号和某油田实际测量的泥浆信号进行处理算法研究。根据有效泥浆信号幅值微弱、传输速率快、噪声强度大的特点,第二代小波变换具有多分辨率分析特性,可在时域内直接完成小波正反变换,有计算速度快和便于在DSP中实现等优势。通过实验结果表明:本研究中提出的去除噪声算法对深井泥浆脉冲含噪声信号滤波具有运算速度快、不需要额外的期望信号、运算量少以及滤波效果突出的优势。该算法适用于分析在油井深度大、开采环境恶劣和地质组成复杂的情况下采集的信号,能提高对泥浆信号的运算速率,具有重要的实用价值。

关键词：随钻测井泥浆脉冲信号第二代小波变换脉冲识别

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电火花线切割加工中放电间隙状态的检测

上海交通大学学报 2001年第7期35卷 986-988页

作者：伍俊李明辉上海交通大学塑性成形工程系上海200030

在研究放电间隙电压特性的基础上 ,开发了基于数字电路的电火花线切割 (WEDM)放电间隙检测模块 .该模块对放电间隙电压和电流信号进行采样 ,通过给定的阈值和逻辑电路来识别不同间隙状态的脉冲 ,用高频计数器集成芯片对采样周期内的间... 详细信息

在研究放电间隙电压特性的基础上 ,开发了基于数字电路的电火花线切割 (WEDM)放电间隙检测模块 .该模块对放电间隙电压和电流信号进行采样 ,通过给定的阈值和逻辑电路来识别不同间隙状态的脉冲 ,用高频计数器集成芯片对采样周期内的间隙状态进行计数 ,计数值传输给单片机完成有关计算 ,并送 PC保存成文件以供分析 .试验表明 ,该模块能有效检测 WEDM加工中放电间隙的状态 ,为进一步研究

关键词：电火花线切割放电间隙状态检测技术检测原理阈值逻辑电路脉冲识别

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地震动信号随机脉冲判定压缩算法研究

传感器世界 2013年第5期19卷 41-43页

作者：裴跃林姚金杰中北大学信息探测与处理技术研究所山西太原030051

针对通用的数据压缩算法不能合理利用脉冲信号的特点,提出一种基于脉冲识别的瞬态脉冲信号压缩新方法,并在MATLAB平台对实测的多组地震动信号数据进行压缩和重建分析。实验结果证明,该算法可实现信号中有效脉冲段的分离,完成信号高效压... 详细信息

针对通用的数据压缩算法不能合理利用脉冲信号的特点,提出一种基于脉冲识别的瞬态脉冲信号压缩新方法,并在MATLAB平台对实测的多组地震动信号数据进行压缩和重建分析。实验结果证明,该算法可实现信号中有效脉冲段的分离,完成信号高效压缩。该压缩方法,算法结构简单,便于硬件实现。

关键词：时间序列统计方法脉冲识别数据压缩算法仿真