大气次声源定位算法及误差分析

逐步多通道相关方法是定位次声源的主要方法。该方法会忽略阵元的海拔高度差,从而引入误差。文章分析了基于广义互相关的时间延迟估计算法,讨论了基于时延的平面波入射角定位方法。着重研究了逐步多通道相关方法的误差来源,确定了基于时延的定位方法是产生误差的主要原因,明确了大气次声源定位误差来源于忽略了阵元间的海拔高度差。基于最小二乘法推导了在不考虑阵元高度的情况下计算次声波入射角的方法。对存在高度差的4元中心三角阵型进行了误差仿真实验,在忽略阵元海拔高度差的条件下,各方向入射的次声波角度定位误差最大达到4°,特定阵型的阵元最大海拔高度差与入射角度计算误差成线性关系,并探讨了入射角度计算误差对主要参数和后续定位的影响。     

基于μC/OS-Ⅱ的便携式次声检测仪设计

考虑次声波检测的广泛应用前景及目前国内相关研究的相对匮乏,设计了以STM32F103为控制核心的便携式次声检测仪。结合实时操作系统μC/OS-Ⅱ的多任务调度特性和ucgui图形用户界面简易绘图的特点,通过快速傅里叶变换(FFT)实现了对环境中次声波的检测与分析。软件部分均由C语言编程实现,易于系统移植和功能扩展。该系统具有成本低、操作简单、准确度和稳定性高等优点。     

基于STM32的无线次声采集系统的设计

为实现对次声波的远距离监测,设计了一种基于STM32的高精度、高动态范围的无线次声波传输系统。系统前端采用基于Δ-Σ技术的24位精准模数转换器ADS1246和八阶椭圆形低通滤波器MAX293,因而实现较强的数据采集和处理能力。主控制器采用STM32,提高了系统的可靠性,同时降低了系统的功耗。通过网口连接路由器上网,实现数据的无线传输。上位机设计采用LabVIEW软件平台,通过串口与主控制器实现通信,完成系统的参数配置。     

基于次声监测的泥石流实时预警系统

目前的泥石流次声报警设备经常受环境噪声干扰而频繁产生误报,导致无法投入到实际应用中。为了提高泥石流次声监测预警的准确率,基于泥石流次声和环境干扰次声的特征差异这一原理,采用单片机与上位机相结合的方式,借助混合编程、数据库与GIS二次开发等技术手段,设计与开发基于次声监测的泥石流实时预警系统进行现场泥石流次声信号监测与判识。对云南东川蒋家沟长期现场泥石流的监测验证了该系统的工作性能。实际应用结果表明：该系统不仅具有操作简便、响应及时和实时识别等特点,还具有较高的预警准确率,在长达2年的野外监测过程中,仅出现18次误报且无一漏报。     

动液面远程自动连续测量装置实现

为实现油井动液面的自动连续测量,设计了一套液面远程自动测量装置.装置根据回声测距原理实现动液面深度测量,测量声源则是根据大气压差原理,利用电控式气爆方式产生,和传统人工测量所用声源相比,具有经济、体积小、安全可靠、测量时无需人工干预、能够自动连续测量等优点.利用SIM300DZ无线模块完成远程控制,实现了数据远程收发、监测、控制,智能化程度高,达到了油井动液面自动连续测量的目的,降低了传统人工测试所需劳动成本,具有很高的经济效益.     

山区铁路沿线泥石流次声监测预警方法

在了解国内外泥石流次声监测方法及技术的基础上,探讨了可同时记录信号过程的DBF-IS泥石流次声监测警报仪研制及其监测系统构建原理和方法。DBF-IS泥石流次声监测仪主要功能是监测、采集泥石流发生时的次声特征频率、主频振幅及持续时间等信息,该仪器便于安装和维护,适合山区铁路沿线泥石流监测预警。泥石流次声监测预警系统则是由次声监测终端及中心计算机系统组成,监测终端可同时发出灾害预警及进行信息传输;中心计算机系统实现监测点参数信息设置管理、数据通讯、数据处理及泥石流预警等功能。该山区铁路沿线泥石流次声监测预警系统能实现泥石流发生位置准确定位和大致发生规模,并根据监测到的泥石流次声信息及时向铁路相关部门发出预警信号,确保列车运营安全。     

次声相控阵列的聚焦特性研究

研究了提高非致命次声武器聚束能力和声强增益的方法。利用抛物面本身的自聚焦性能优化设计了一种新型的抛物面不等间距阵列。基于声场理论,计算出阵列声压分布;采用伪逆矩阵算法,数值仿真了与抛物面阵列中心轴垂直截面上以及中心轴上不同位置的声压分布。研究结果表明,不等间距抛物面相控阵列相对于传统平面阵列而言,声强分布的半峰宽度减小了16.7%,并且声强增益提高了48.6%,是较为理想的组合声源。通过仿真模拟论证了抛物面阵列的优越性,进而为次声武器的设计及研究提供了理论基础。     

次声波聚焦技术研究

次声波和次声武器从上世纪末才开始引起人们的关注和研究,因此次声发射和聚焦技术还处于起步阶段,许多理论和技术难题需要解决。文中在借鉴超声波聚焦技术的基础上,分析了透镜聚焦、曲面自聚焦、相控阵聚焦等三种声波聚焦方法的利与弊,从而选用和设计了次声相控阵聚焦系统。经过阵列参数优化计算和声场仿真,证明用球面相控阵聚焦系统基本能够满足靶区次声强在120dB以上的要求。     

超声波换能器在次声波合成过程中失真补偿算法的研究

本文介绍了一种次声波的合成原理,并对次声波的发射装置进行了研究,主要分析了超声波换能器输出波形对次声波频率精度的影响.采用基于换能器解卷积的方法对回波信号进行处理,应用FIR数字滤波器及LMS自适应算法,来构造解卷积滤波器.经MATLAB 6.5计算机仿真实验结果证明,采用该方法对换能器进行解卷积后,得到的回波信号的带宽明显变宽,提高了次声波信号合成精度,进而改善了次声波的频谱精度.     

三元次声阵定位火箭发射的方法

近些年来,基于广义互相关时延估计、单阵定向多阵定位的次声定位技术得到了广泛研究,针对时间差的获取提出了大量改进方法,这些定位方法主要是针对远程次声源的定位。然而,对于持续时间长达3～4 min且处于运动状态的次声事件的定位研究较少。提出了一种基于短时能量突变的方法进行时延估计,并结合实际站台的分布情况采用三站定位方法对火箭发射事件进行定位。结果表明：单个三元次声阵定向误差在2°以内,距离误差约为3.17%（实际的距离为52.74 km,定位误差为1.67 km）,定位精度较高,说明提出的时延估计定位方法是可行的。