频率的时空分布对低频减载的影响研究_樊艳芳
中低频噪声信号的传播衰减分析
中低频噪声信号的传播衰减分析陈娟娟;欧阳玉花;张孝强;王涛;廖涛【摘要】声音在大气中传播的过程中，因介质吸收而衰减。
不同的大气环境，介质吸收会有很大差别。
在大气中传播较长距离的可听频段声波，大气吸收的影响不容忽视。
基于分子动力学、振动弛豫过程、Navier-Stokes 方程、Laplace方程以及声传播理论，计算了复杂大气环境下的吸声系数，分析了吸声系数随环境参数的变化规律。
最后实测了两种不同频率的汽车喇叭声信号传播不同距离的声强，并计算出相应的吸声系数，所得结果与理论值吻合。
%In the process of sound propagation in the atmosphere,it is necessary to consider absorp-tion and attenuation.In different atmospheric environments,sound absorption is different.The impact of atmospheric absorption cannot be ignored for audible frequency sound waves propaga-ting long way in the atmosphere.The absorption coefficients in air are calculated and their varia-tions with environmental factors are analyzed based on molecular kinetics,vibrational relaxation processes,Navier-Stokes equations,Laplacian and the propagation theory of acoustic waves.The environmental factors mainly include air pressure,temperature and humidity.A detailed analysis of the environmental effect of air pressure on the absorption of sound is presented.The figures make it possible to estimate accurately the absorption at any values of atmospheric pressure in the range 60 kPa to the pressure of standard atmosphere (p0).Moreover,the sound intensity of car honking signal is also measured.The measure locations are selected in accordance with different propagation distances.The car honking signal isrespectively generated by two cars'horns,and its frequency is different.And then the corresponding absorption coefficient is calculated.The re-sults obtained are in good agreement with the theoretical value.【期刊名称】《兰州交通大学学报》【年(卷),期】2016(035)004【总页数】6页(P122-126,140)【关键词】吸声系数;温度;湿度;压强;汽车喇叭声【作者】陈娟娟;欧阳玉花;张孝强;王涛;廖涛【作者单位】兰州交通大学数理学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学数理学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学数理学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学数理学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学数理学院，甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】O42大气中传播的可听频段声波属于弹性介质波.介质对声波能量的吸收，是与分子有序运动相关联的声能转换为与无规热噪运动相关联的热能[1].由于大气是非均匀介质波，声波能量从大气分子的集总平动转移到分子内自由度的振动和转动，使得声脉冲发生复杂的不可逆过程[1-3]，由于声压只决定于分子的平动，所以这种能量转移就导致声能的衰减；另外，声波在大气中传播会引起大气分子的微小湍流，而大气黏性使其振动能量部分地消耗于分子之间的内摩擦，每个受影响的分子失去部分能量波直到最后波的能量逐渐消弱为零.衰减是媒质特性的一个重要参数，可以用来表述媒质某方面的属性.探索声吸收是研究降噪技术的基础和关键[4]，比如绿化带噪声衰减分析、铁路系统噪音处理以及室内声学的大气吸声效果等[5-6].声信号，因大气的非均匀性、各向异性、且局部湍流特性，经过一段距离后频谱必然会发生很大变化，即信号衰弱且频谱失真[2].现有文献资料中涉及吸声系数随温度和湿度变化的研究较多，而压强对吸声系数影响的研究则很少[3].Few计算了典型大气条件下的声吸收系数，发现对于低于100 Hz的声信号，传播10 km其大气吸收很小，几乎可以忽略不计[1].Bass and losely计算了湿度为50%、温度为293 K情况下400 Hz声信号传播5 km的声吸收，计算结果是吸收因子为3 dB，而频率为50～100 Hz时，吸收因子几乎为0[1].尽管压强对声吸收的影响没有温度和湿度明显，但是在许多实际工程中，压强的影响是必须考虑的.本文详细分析了温度、湿度、压强对吸声系数的影响规律，并与兰州秋季晴天大气环境下的实测结果对比，验证了仿真结果的正确性.声波在传播过程中，由于衰减，声压A是随着距离x变化的，其函数关系如下：α=αcl+αrot+αvib,O+αvib,N=f2{1.83×10-11(P0/P)(T/T0)1/2+(T0/T)5/2[1.278×10-2e-2 239.1/T/(fr,O+f2/fr,O)]+[1.069×10-1e-3 352/T/(fr,N}+f2/fr,N)]}．式中：总吸声系数α是经典吸声系数αcl、分子转动吸声系数αrot和分子振动吸声系数αvib的叠加，振动吸声系数αvib主要由氧分子振动(αvib,O)和氮分子振动(αvib,N)引起；f是声频带的中心频率；T为环境温度；p0为标准压强(p0=101.325 kPa)；T0为参考温度(T0=293.15 K).振动吸收系数是与振动受激分子弛豫过程相关联的损耗，是一项非常复杂的表达式，既依赖于温度、压强和频率，还依赖于所涉及的特定大气成分(主要是O2和N2)以及所含水汽的摩尔百分数，fr,O、fr,N分别是氧和氮分子振动过程的弛豫频率，由下列两式给出：fr,O=(p/p0){24+4.41×104h[(0.05+h)/(0.391+h)]}，fr,N=(p/p0)(T/T0)-1/2{9+350 h exp[-6.142((T/T0)-1/3-1)]}.式(3)和式(4)中：h是湿度，表征水蒸气的含量，且其中:hr是相对湿度;psat是水蒸汽压强.psat /p0 可以由下式计算:lg(psat/p0)=8.422-10.06(T0/T)-5.023lg(T0/T)+23×10-4.44(T0/T).如果已知大气参数(温度、压强、气压)，利用式(2)～(6) 就可以计算吸声系数α, 并且分析α随不同环境参数的变化规律，α的单位为Np/m.本文主要分析20～2 000 Hz中低频率范围波谱的声吸收.通常情况下大气参数范围如下：相对湿度20～80%，温度270～315 K，压强60 000～101 325 Pa.2.1 湿度对声吸收的影响大气中的声吸收主要是由于声波与大气分子相互作用的结果，同时也是大气中水分子含量的函数.N2和O2是空气的主要成分，加之其中混有水蒸气，而水蒸气恰好相当于N2和O2振动吸收的催化剂，因此这部分吸收对大气湿度是非常敏感的. 假设某大气环境温度T=293 K、压强p=75 730 Pa，利用方程(2)～(6)便可求出吸声系数随相对湿度的变化特性，计算结果如图1所示.图1表明吸声系数和相对湿度之间并非简单的线性关系.对于频率小于1 000 Hz 的声信号来说，随着频率降低，声吸收峰值向着低湿度方向移动；对于频率在1 000～2 000 Hz之间的声信号，随着湿度增加，吸收减弱，达到最低点之后又略有增强趋势.可见对于1 000～2 000 Hz之间的声信号，湿度越小吸声系数越大，越不利于声传播；而对于小于1 000 Hz的低频信号，湿度的影响不是很明显，相对湿度在40%左右吸声系数较大.也就是说，常温常压下，相对湿度大约为40%最有利于消声降噪.2.2 温度对声吸收的影响环境温度也会影响大气对声信号的吸收情况.图2是计算所得的吸声系数随温度的变化曲线.由图2可以看出，当声信号频率低于300 Hz的情况下，每一条曲线都有一个极大值，曲线的变化趋势一样，但是极值点所对应的温度随频率不同而不同，显然，随着频率增大极值点向着高温方向移动；而对于频率大于300 Hz的声信号，变化趋势呈单调递增，温度越高吸收越明显.所以对于中低频信号温度在300 K以上，声吸收对温度的变化就比较敏感.2.3 压强对声吸收的影响在通常大气环境下，压强对声吸收的影响虽然没有温度和湿度那么明显，大气压强随高度的增大明显降低，况且不同地域或不同气候条件的大气压强差别也很大，因此大气压强对声吸收的影响也是不容忽视的.气压的本质就是分子数密度，在研究多孔材料的吸声特性时，孔内分子数密度是重要的影响因素，因此分析声吸收随压强的变化对进一步研究多孔材料的吸声特性是很有用的.本文中分别计算了(T=293 K，hr=20%)、(T=293 K，hr=50%)和(T=293 K，hr=80%)这3种情况下吸声系数随压强的变化趋势.这里只给出了最常见的大气环境(T=293 K，hr=50%)下的曲线图，如图3所示.图3表明，对于不同频率段的声信号，吸声系数随压强的变化趋势不尽相同.压强对低频声信号的衰减几乎没影响，在hr=50%、T=293 K大气条件下，低于190 Hz的声信号在大气中的衰减随压强的增大略微呈增强趋势，在190 Hz处出现了拐点，高于190 Hz的声信号其衰减随压强的增大而减弱，而且频率越高，衰减随压强的变化越敏感.本文还计算绘制了hr=20%、T=293 K和hr=80%、T=293 K 两种环境条件下吸声系数随压强的变化特性曲线，发现每种环境条件下，变化趋势都存在拐点频率.比如hr=20%、T=293 K条件下的拐点频率为50 Hz；hr=50%、T=293 K条件下的拐点频率为190 Hz；hr=80%、T=293 K条件下的拐点频率为275 Hz.低于拐点频率的变化趋势和高于拐点频率的变化趋势是相反的.不论是哪种情况，在20～2 000 Hz范围内，越高频声信号其吸收对压强的依赖性越强，大气越稀薄对声波的吸收越显著.2.4 总的声吸收随频率的变化在式(2)中带入典型大气环境值hr=50%，p=75 730 Pa，T=293 K就可得到声吸收系数曲线图，如图4所示.衰减强弱与声信号的频率有关.图4中，实线表示总的吸声系数(tot)，主要有三方面的贡献：1)经典吸收和大气分子的转动吸收(cl. and rot.)；2)氧分子的振动吸收(O2 Vib.)；3)氮分子的振动吸收(N2 Vib.).从图4中明显看出：氧分子振动吸收的贡献显然大于其它两种；由大气分子的粘性和导热性引起的经典吸收和分子的转动吸收曲线是抛物线，在小于500 Hz的低频段几乎为零；氮分子的振动吸收几乎不随频率而变；在20～300 Hz之间总的吸声系数随频率的增大而陡然增大，之后的变化趋于平缓.对于20～300 Hz的低频噪声，其穿透力强，不易被吸收，但是相对于大多数固体吸声材料来说，空气中的吸声系数还是较大的，所以往往在多孔吸声材料背后附加空气层以增加低频吸收. 2015-09-26，在兰州采用Binaural Microphone Type4101型双耳传声器分别观测记录了两辆汽车喇叭的声音信号(频率不同)，采集器是LMS16通道的便携式采集器.车辆1喇叭声的基频为430 Hz，车辆2喇叭声的基频为660 Hz.当日天晴，测量过程的大气参数为温度T=296 K、湿度hr=50%、压强p=83 100 Pa.观测地点在兰州皋兰，一段刚建成但尚未投入使用的平直公路上.周围比较空旷，所以声场条件属于自由场[12-14]，环境安静，背景噪声小.每次测量点都位于车辆正前方，分别测量了离汽车不同距离处喇叭声信号的声压级，以便分析喇叭声的衰减特性.为了保持与汽车喇叭的高度一致，每次测量中，传声器固定在支架上，距地面0.9 m[15].测量及分析结果见表1.分析表1，在实验观测当时的大气环境下，对于频率为430 Hz的声信号，可以计算出吸声系数的理论值为6.658×10-4 Np/m，而频率为660 Hz的声信号，吸声系数的理论值为8.039×10-4 Np/m.用模拟人耳的双耳传声器测得了这两种喇叭声传播不同距离的声压级，进一步计算得到吸声系数的实验值.比较表1中的实验值和理论值，发现两者符合得很好，实验值的相对误差均小于10%，在正常的误差范围内；另外还会发现每一次的实验数据所得到的吸声系数均大于理论值，初步判断可能是由于汽车喇叭声向前传播其方向不是很集中，有一定角度的扩散，从而导致观测点接收到的声能量更小.本文计算了声波在大气中传播的吸声系数，研究了大气温度、湿度、压强对吸声系数的影响特性，发现在通常的大气条件范围内，温度对声吸收影响最大，其次是湿度，大气压强对声吸收的影响相对较小.频率小于100 Hz情况下，相对湿度和温度对吸声系数的影响较小，衰减可以忽略；频率大于1 000 Hz时吸声系数较大，并且随相对湿度的增加而快速递增；稀薄大气利于声吸收.一定环境参数下的总吸声系数是频率的函数，在20～300 Hz范围吸声系数随频率急剧增加，300～2 000 Hz频段增加缓慢.在相同气象条件下，一般来说高频声波的衰减远较低频声波的大，所以低频声波在空气中可传播很远.总之，小于100 Hz的低频信号，吸声系数很小，不易衰减，就是通常所说的“有很好的穿透性”，信号失真小，越高频声信号衰减越明显.实验观测了频率不同的两种汽车喇叭声信号，分析了其衰减特性，计算了相应的吸声系数，实验值与理论值很吻合，一定程度上证实了理论分析的部分衰减特性.随着城市化进程的步伐加快，噪声污染越来越为人们所关注，比如在车辆声环境中，需要考虑材料的吸声性能.在本工作的基础上可以进一步研究多孔材料的吸声降噪，以便为了车内安静舒适而选择适当的吸声材料提供理论依据.【相关文献】[1] 欧阳玉花,袁萍,贾向东,等．用信号处理技术及传播理论还原雷声频谱[J]．物理学报,2013,62(8):084303.[2] 浦宏杰,邱小军,王季卿.耦合空间中不同衰变类型声场的边界研究[J].声学学报,2009,28(6):533-538．[3] 幸高翔,蔡志明,张卫.直接数据域局域联合混响抑制方法研究[J].声学学报,2013,32(4):459-466．[4] 柏会宁,马建仓,李军杰,等.仿听觉频率分解特性的轴承振动信号处理方法[J].轴承,2015,27(4):49-53．[5] Martellota F,Cirillo E.Experimental 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大气浮力频率的时空变化及其影响因子
大气浮力频率的时空变化及其影响因子作者：杨可心,陆尔,赵玮来源：《大气科学学报》2021年第06期摘要采用NCEP/NCAR再分析資料，分别将一日4次、日平均、月平均资料作为输入进行计算，分析了浮力频率在不同尺度下的时间变化及空间变化，发现浮力频率的分布与纬度和高度、海洋和陆地、山脉和地形分布等有关。
一般认为，浮力频率取决于上下层的温度差。
通过对其表达式的推演，指出浮力频率除了与上下层温度差有关外，也与气温本身有关，是两者的非线性函数。
针对不同时间尺度及空间的采样样本，研究了气温和垂直温差在浮力频率时空变化中的相对重要性。
结果表明，对浮力频率的某些时空变化，在一些区域，气温本身的变化也很重要，其影响甚至能超过上下层温度差的作用。
关键词浮力频率;时空变化;气温;温度垂直差异;相对重要性对大尺度、平均状态而言，大气在垂直方向上可认为是静力平衡的。
实际大气中会有区域性的不稳定对流活动。
在稳定大气中，因静力平衡作用，大气能在垂直方向上形成振荡、并以重力波的形式向周边地区传播。
这种波的活动对临近地区的天气会有影响，在条件不稳定大气中可触发暴雨（李麦村，1978;朱莉等，2010;王文等，2011;舒斯等，2015）。
重力波的形成和传播与静力稳定程度有密切关系，大气浮力振荡频率正是用来定量描述这种稳定程度的。
李麦村（1978）从大气运动和热力学方程组出发，建立了有关垂直运动的理论方程，由此进行了重力波的解析分析。
他的研究指出，重力波的波速是与浮力振荡频率相关联的。
通过对湖北地区一次特大暴雨的个例研究，发现该次暴雨的移速与重力波的波速相符，浮力频率是这次降水过程的一个重要影响因子。
早在90年前，芬兰的维萨拉和英国的布伦特分别对大气的浮力振荡进行了研究（Vaisala，1925;Brunt，1927）。
通过分析气块在垂直方向上受到轻微扰动后的受力和加速度，他们给出了波动方程并探讨了其频率项的物理意义，该项也就是所谓的浮力频率（N），指的是大气中气块围绕平衡位置做绝热浮力振荡时的频率。
基于极化时频分布的改进DOA估计算法
基于极化时频分布的改进DOA估计算法李芬;刘庆波;史秀花;李爽爽;王凤娇【摘要】针对雷达回波信号波达方向估计精度差和时频分析方法运算量大的问题,以极化敏感阵列为模型,结合时频分析方法,充分利用回波信号的空域、时频域和极化域信息,对雷达回波信号进行更准确的估计,并简化其计算量.分析基于空间极化时频分布的多重信号分类(MUSIC)和旋转不变子空间(ESPRIT)算法,并结合两者的优缺点提出了一种改进算法.改进算法用极化时频ESPRIT算法对来波信号确定大致的方位角,以每个方位角为中心确定一个小角度范围,在此范围内用MUSIC算法进行谱峰搜索,得到较准确的波达方向(DOA)估计值,在确保DOA估计精度的基础上节省大部分运算时间.仿真试验验证了该改进算法的有效性.【期刊名称】《上海航天》【年(卷),期】2018(035)004【总页数】6页(P108-113)【关键词】电磁波;雷达;均匀线阵;双极化;极化敏感阵列;空间谱估计;时频分析;超分辨【作者】李芬;刘庆波;史秀花;李爽爽;王凤娇【作者单位】上海无线电设备研究所,上海200090;上海无线电设备研究所,上海200090;上海无线电设备研究所,上海200090;上海无线电设备研究所,上海200090;上海无线电设备研究所,上海200090【正文语种】中文【中图分类】TN957.520 引言在雷达信号处理中，如何提高波达方向(DOA)估计精度一直是研究热点[1]。
现代空间谱估计技术[2]中有很多经典算法，如：多重信号分类(MUSIC)算法[3]、旋转不变子空间(ESPRIT)算法[4]等，但这些经典的算法已经满足不了现代雷达体制中所要求的估计精度。
雷达中多使用线性调频作为发射信号，其属于非平稳信号[5]。
时频分析方法[6]在处理非平稳信号时可提取更多的信息，利用时频分析方法对回波信号的非平稳特性进行有效利用可提高空间谱估计的性能。
极化信息是电磁波信号的固有属性[7]，也是回波信号的信息。
改进粒子滤波的弱小目标跟踪
改进粒子滤波的弱小目标跟踪樊香所;徐智勇;张建林【摘要】针对低信噪比(SNR<3 dB)场景下弱小目标跟踪问题,提出了改进的粒子滤波跟踪方法.本文首先通过空间位置加权的方式来获取灰度特征,并将邻域运动模型和灰度概率图相结合来获取弱小目标运动特征,然后构建灰度与运动特性的联合观测模型来计算粒子权值.同时在跟踪过程中考虑到目标的灰度分布特性并不稳定,加入了自适应更新参考目标灰度模板的策略,最后采用几组真实场景来验证本文算法的跟踪效果.实验证明:和传统算法相比,本文算法增强了低信噪比(SNR<3 dB)场景下红外弱小目标跟踪能力.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2018(045)008【总页数】10页(P9-18)【关键词】弱小目标;跟踪;粒子滤波;特征融合【作者】樊香所;徐智勇;张建林【作者单位】中国科学院光电技术研究所,四川成都 610209;电子科技大学光电科学与工程学院,四川成都 610054;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院光电技术研究所,四川成都 610209;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院光电技术研究所,四川成都 610209;中国科学院大学,北京 100049【正文语种】中文【中图分类】TP391低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR<3 dB)场景下的弱小目标跟踪是检测跟踪领域的重要组成部分。
由于目标成像距离较远，加之观测过程中易被噪声和强杂波干扰，导致目标在图像上仅占几个像素，且缺乏形状、纹理等信息，所以研究低信噪比场景下的弱小目标跟踪具有重要意义。
当前红外弱小目标跟踪算法主要有单帧检测算法、Meanshift、卡尔曼滤波法、扩展卡尔曼以及后来发展的无迹卡尔曼等。
其中，单帧检测算法，如改进Sobel算子的单帧红外弱小目标检测[1]和基于小波变换和偏斜度的单帧检测算法[2]，这些单帧检测算法在某种场景中取得一定的检测效果，但它们没有充分利用目标在不同帧间的运动信息，具有一定的局限性；Meanshift算法在遇到动态变化背景或目标被遮挡等场景时，易造成跟踪失败[3]；卡尔曼滤波算法仅适用于线性高斯系统[4]；扩展卡尔曼滤波可有效解决非线性系统的目标跟踪问题，但其很难解决滤波发散问题[5]；为了解决因非线性系统导致的滤波发散问题，Julier提出无迹卡尔曼滤波算法，但该方法存在较大的计算误差[6]。
环境声学监测数据的时空分布分析与反演
环境声学监测数据的时空分布分析与反演在我们生活的这个世界中，声音无处不在。
从城市的喧嚣到自然的宁静，从工业生产的轰鸣到鸟儿的歌唱，声音构成了我们周围环境的一部分。
然而，并非所有的声音都是宜人的，过度的噪声污染可能会对我们的身心健康、生活质量以及生态系统造成严重的影响。
为了更好地理解和管理环境中的声音，环境声学监测数据的时空分布分析与反演成为了一项至关重要的工作。
环境声学监测是通过专业的设备和技术，对特定区域内的声音进行测量和记录。
这些监测数据包含了丰富的信息，例如声音的强度、频率、持续时间以及来源等。
通过对这些数据进行深入的分析，我们可以了解声音在时间和空间上的分布规律，从而为制定有效的噪声控制策略提供科学依据。
在时间维度上，环境声学监测数据的分布呈现出一定的规律性和周期性。
例如，在城市中心，白天的交通噪声通常会比夜晚更为强烈，这是因为白天的交通流量较大。
而在工业区，工作时间内的机器噪声可能会达到峰值，而在休息时间则会相对减弱。
此外，季节性的因素也会对声音的分布产生影响。
在夏季，人们户外活动增加，公园和广场等场所的声音可能会更加活跃；而在冬季，由于户外活动减少，声音的分布可能会相对集中在室内和一些特定的场所。
空间维度上的分析则可以帮助我们了解声音在不同地理位置的传播和变化情况。
例如，在城市中，靠近主干道的区域往往噪声水平较高，而远离道路的居民区则相对安静。
地形和建筑物的分布也会对声音的传播产生影响。
在山谷地区，声音可能会被反射和聚集，导致噪声水平升高；而在高楼林立的商业区，声音的传播可能会受到阻挡和衰减。
为了更深入地理解环境声学监测数据的时空分布，反演技术发挥了重要的作用。
反演是通过已知的监测数据，推测出声音的来源、传播路径以及可能的影响因素。
通过建立数学模型和利用计算机模拟，我们可以尝试重现声音在环境中的传播过程，从而更好地解释监测数据所呈现的分布特征。
在进行环境声学监测数据的时空分布分析与反演时，数据的质量和准确性至关重要。
第四章幂律分布非平衡尘埃等离子体...
Then, the nonextensive statistics is applied to study the nonlinear properties of dust-acoustic solitary waves in the dusty plasmas. The investigation is based on two different assumptions. The dust charge is either unvariable or variable. If the dust charge is kept constant, according to the reductive erturbation method and the Sagdeev potential method, the dust-acoustic solitary solution with small amplitude and arbitary amplitude are derived. The influnces of the nonextensive parameters on the solitary waves are identical by analysis. Therefore, if the dust charge is variable, only the small-amplitude dust-acoustic solitary waves are studied. With these two different assumptions, the nonextensive characters have different effects on the solitary waves. The nonextensive character of electrons affects on the dust charge fluctuation and thus affects on the solitary waves indirectly, on the other hand, the nonextensive character of ions affects on the solitary waves directly.
分形天线多频性质的研究
分形天线多频性质的研究郭佳玲祁晓卓吴艳玲中国科学技术大学本文以分形技术为基础设计和制作出应用分形技术的天线。
由于天线的频率属性与其外在形貌的关系紧密，将具有几何上自相似的分形性质应用于天线的设计制作中可以得到多频段的小型天线。
在天线小型化领域具有巨大意义。
关键词：分形天线多频性 PCB1.引言自从20世纪70年代中期开始逐渐兴起的分形几何学，吸引了大量的科学工作者投入该方面的研究。
分形这一概念的核心部分就是几何上的自相似性。
在理想的情况下，由低阶的自相似到无穷多层次自相似，适当的放大和缩小几何尺寸，整个结构并不改变，这样的自相似结构我们称之为分形。
在分形的基础上，关于波与分形结构相互作用的研究促进了分形电动力学的发展，进而推动了分形天线的出现。
天线理论是无线电专业的必须学习基础知识，也是天线实物制作的前提知识。
而分形理论作为数学领域的前沿发现也渐渐被大学生了解将两个领域的知识交叉融合从而开发出新的天线构型是现在天线制作领域的创新方向。
本实验的目的就是设计制作分形天线。
天线的分形设计用来探索天线的尺寸缩减与多频性能，因此分形天线解决了传统天线的两个局限性：(1)天线是一种窄带宽设备，它的性能高低严重依赖于天线的尺寸。
这就意味对于固定的天线尺寸，主要参数将随着工作频率的变化而发生变化。
分形的自相似性使得天线具有了多频性能。
（2）分形天线的形状使得一些复杂天线的尺寸缩短成为可能。
(此处加注释)作为天线送电的重要指标之一，回波损耗在天线工作频段的确定方面具有很重要的意义。
回波损耗即为天线馈线与输入线连接时，输入信号反射部分占总能量之比。
该值多利用负对数表示，由于反射能量越小可用的辐射能量越大，则回波损耗的绝对值越大所对应的频率工作性能越好。
所以，我们可以通过确认回波损耗的办法来找到天线的工作频率和该频率的工作效率。
（此处注释）。
贴片天线的一种制作方法是PCB印刷技术。
PCB是一种常用于电路板刻蚀技术，可以在镀铜的基板上利用化学方法刻蚀出图样。
8596552_1960~_2011年河北省夏季降水时空分布特征______
河北农业科学,2013,17(4):91-95Journal of Hebei Agricultural Sciences编辑 索相敏1960~2011年河北省夏季降水时空分布特征戴 玮,樊清华,曹建新 (秦皇岛市气象局,河北秦皇岛 066000)摘要:利用河北省21个气象台站52a (1960~2011年)的降水资料,采用空间插值技术、经验正交函数分解方法(EOF )和小波分析方法,对河北省夏季降水时空变化特征进行了分析。
结果表明:河北省夏季降水呈现南多北少的特征,地形差异呈现出沿海多、平原少,山地迎风坡多、背风坡少的特征;利用EOF 分析降水场的时空分布特征发现,前2个特征向量(模态累积方差贡献率分别为66.85%和73.36%)基本揭示了河北省降水空间分布的2种典型模式———全局型和东西型,其中东西反向降水分布模式的零线与燕山—太行山的地形轮廓较吻合,表明东西差异可能受地形影响;通过小波分析可以看出,1960~2011年河北省夏季降水序列小波方差的主要峰值分别出现在尺度a 为1,5,9,14处,准14a 年代周期振荡信号较强。
关键词:河北省;夏季降水;时空分布;插值技术;EOF 分析;小波分析中图分类号:P426.6 文献标识码:A 文章编号:1008⁃1631(2013)04⁃0091⁃05Spatial⁃temporal Distribution Features of Summer Precipitation in Hebei Province from 1960to 2011DAI Wei ,FAN Qing⁃hua ,CAO Jian⁃xin(The Weather Bureau of Qinhuangdao ,Qinhuangdao 066000,China )Abstract :Using the precipitation data of 21meteorological stations from 1960to 2011in Hebei Province ,thespatial⁃temporal distribution features of summer precipitation in Hebei Province was analyzed with the methods of spatial interpolation technique ,EOF and wavelet analysis.The results showed that the summer precipitation in southern ,coastal and windward slope of the mountain were more ,which in northern ,plains and leeward side were less.With EOF analysis of the temporal and spatial distribution of precipitation fields ,it indicated that there were two basic feature vectors (modal accumulated variance contribution rates were 66.85%and 73.36%,respectively )reveal the typical pattern of the spatial distribution of precipitation in Hebei Province ,the global type things ,things inverting rainfall distribution pattern ,the zero line of Yanshan⁃Taihang terrain contours agree well ,indicating that the east⁃west differences may be influenced by terrain.With the wavelet analysis ,the precipitationsequence wavelet variance peaks from 1960to 2011in Hebei Province could be seen in scales of a were 1,5,9and 14.The era of quasi⁃14a cycle oscillation signal was stronger.Key words :Hebei Province ;Summer precipitation ;Spatial⁃temporal distribution ;Spatial interpolationtechnique ;EOF analysis ;Wavelet analysis收稿日期:2013⁃07⁃01作者简介:戴 玮(1985-),男,河北秦皇岛人,助理工程师,主要从事防雷检测工作。
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的负荷总功率 PDE 。
图 4 功率传输示意图 Fig. 4 Power transmission 图 3 系统频率的动态特性 Fig. 3 Dynamic characteristics of the system frequency
由图 3 可知，系统的频率变化不能突变，而是 按一定的指数规律变化。当系统的频率在 45~51 Hz 变化(负荷的静态频率特性近似呈线性变化 )、系统 无备用容量时，其表达式为 f f + f N f t Tf (7) 式中： f 是有功功率不平衡时，由 f N 变化到另一 个稳定运行的频率； Tf 是系统频率变化的时间常 数，它与系统等值机组惯性常数及负荷调节效应系 统 K L 等有关，一般在 4~10 s，大系统的较大，小系 统的较小。从 f N 到 f1 的变化时间 t1 为
f f t1 Tf ln N f1 f
2.2 低频减载装置的基本工作原理 假定变电所母线馈线上有多条供配电线路，由 电力用户的重要性分为 n 个基本轮及 n 个特殊轮。 每一级都装有低频减载装置，并且由测量元件、延 时元件及执行元件构成。如图 5 所示。
图 5 低频减载装置的示意图 Fig. 5 Schematic frequency load shedding devices
是降低的。 实际应用中通常用调差系数 来给出发电机 组的参数特性，发电机组的调差系数是指由空载到 满载时，转速(频率)变化与发电机输出功率变化比， 即 f f f (2) N 0 PGN PG 式(2)中负号是因为调差系数 习惯上取正值， 而频率变化量与功率变化量的符号相反。标幺值表 示为 f f P (3) N GN fN PG PGN
a0 a1 ... 1
(5)
式中： PD 为频率为 f 时系统的有功负荷； PDN 是频 率为 f N 时系统的有功负荷； ai 为与频率的 i 次方成 正比时，负荷 PDN 占的份额。 图 2 中直线的斜率为
1 电力系统的频率特性
1.1 电力系统发电机的静态频率特性 根据发电机组自身的功率调节过程，把发电机 组的有功功率与频率的关系称为发电机组的频率特 性，如图 1 所示。
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电力系统保护与控制
无法适应系统大发展、大联网的现状要求。 目前广泛研究的是自适应低频减载方案[2-3]， 文 献[4]将全网负荷看成一个综合负荷，利用不同时刻 频率的变化率对总的负荷缺额进行分配，此方案忽 视了电网中负荷的差异性。文献[5]考虑了负荷的关 联度，依据负荷调节系数的差异及负荷等级确定切 除负荷的顺序，但未考虑功率缺额下低频减载装置 的动作位置及响应协调性。文献[6]针对低频减载动 作差异提出了广域频率信息应用的改进措施。文献 [7]提出了评估频率失稳的方法，分析了低频时不同 容量的切机比例对电网频率的影响。文献[8]针对频 率特性，对负荷和发电机的模型进行了对比研究， 考虑频率特性下的参数辨识较为精确。综上，由于 网架结构、发电机组分布、机组参数及负荷类型等 因素，导致系统频率呈现时空分布特性，而系统频 率特性是制定低频减载方案的依据，致使低频减载 装置不能按照设计的理想状态动作，因此需要对低 频减载方案进行研究[9-12]。 本文以某地区电网解网事故分析频率的动态特 性及低频减载动作情况， 基于频率的时空分布特性， 综合考虑频率的恢复效果、切负荷大小及切负荷类 型等因素，提出了分散切负荷和集中切大用户工业 负荷的研究方案。通过仿真分析，集中切大用户工 业负荷可快速恢复系统的频率，并对居民负荷影响 较小。因此，本文对实际电网运行、低频减载方案 的制定具有重要的参考价值。
故。根据《电力系统安全稳定导则》把电网扰动分 为三类，针对各类扰动提出了第一、第二及第三道 防线的控制措施。电力系统的第三道防线——低频 减载作为安全运行的最后一道防线，避免发生频率 崩溃及大范围停电等一系列事故的连锁反应 [1]。传 统的低频减载是应用离线仿真技术模拟系统中最大 功率缺额情况下，整定低频减载装置基本轮和特殊 轮的减载负荷大小。随着电网的互联及运行方式的 复杂， 该方案未考虑电网运行中多方面的动态因素，
第 43 卷 第 1 期 2015 年 1 月 1 日
电力系统保护与控制
Power System Protection and Control
Vol.43 No.1 Jan. 1, 2015
频率的时空分布对低频减载的影响研究
樊艳芳 ，钟 显 ，常喜强 ，王 衡 ，周 专
1 1 2 2 3
(1.新疆大学电气工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047；2.国网新疆电力调度通信中心，新疆 乌鲁木齐 830002；3.国网新疆电力公司经济技术研究院，新疆 乌鲁木齐 830016) 摘要：基于电网网架结构、发电机组分布、机组参数及负荷类型等因素的影响，系统频率特性呈现为时空分布。由于系统频 率是制定低频减载方案的依据，致使低频减载装置不能按照设计的理想状态动作。针对某地区电网解网事故，详细分析了功 率缺额下系统频率的动态特性及低频减载装置的动作情况。基于频率的时空分布特性考虑低频减载装置动作后频率恢复效 果、切负荷大小及切负荷类型等影响因子，分析了负荷特性对频率的影响，提出了分散切荷和集中切大用户工业负荷的两 种研究方案。研究结果阐明集中切大用户工业负荷可快速恢复系统的频率， 并对居民负荷影响较小。 因此， 对实际电网运行、 低频减载方案的制定具有重要的参考价值。 关键词：频率；频率特性；时空分布特性；第三道防线；低频减载
PD (6) f 称其为负荷频率的调节效应系数，它反映了系 统负荷对频率的自动调整作用。
K D tan =
图 1 发电机组的频率特性 Fig. 1 Frequency characteristics of generators
图 1 中直线的斜率为 P (1) K G tan = G f 称其为发电机的单位调节功率，其数值表示频 率发生单位变化时发电机输出功率的变化量，负号 表示变化方向相反，即发电机输出功率增加，频率
0 引言
随着全国经济的快速发展，各地区有功功率负 荷需求不断增大，保证电能的供需平衡是频率稳定 的重要条件。当电力系统中出现功率缺额时，电力 系统的频率低于额定值，严重时将发生频率崩溃事
基金项目：新疆维吾尔自治区高校科研重点项目 (XJEDU2011I05)；国家自然科学基金项目(51367016)
图 2 负荷的频率特性 Fig. 2 Frequency characteristics of loads
1.3 电力系统频率的动态特性 当系统有功功率不平衡时， 系统频率必然变化。 系统频率从额定值变化到另一稳定值的过程，称为 电力系统频率的动态特性[15]，如图 3 所示。
樊艳芳，等
频率的时空分布对低频减载的影响研究
显然 K G 与 互为倒数关系，发电机组的调差 系数或相应的单位调节功率是可以整定的，调差系 数的大小对频率偏移的影响很大，调差系数越小， 频率偏移越小。 1.2 电力系统负荷的静态频率特性 电力系统正常运行时，系统中负荷的有功功率 随频率的变化特性称为负荷的静态频率特性[13-14]。 根据负荷与频率的分类，整个系统负荷功率与频率 的关系为 f (4) PD a0 PDN a1 PD N ... fN
Research of the UFLS under the frequency characteristics of temporal and spatial distribution
FAN Yanfang1, ZHONG Xian1, CHANG Xiqiang2, WANG Heng2, ZHOU Zhuan3 (1. School of Electrical Engineering, Xinjiang University, Urumchi 830047, China; 2. Xinjiang Communication Center for Power Dispatching, Urumchi 830002, China; 3. State Grid Electric Power Company Xinjiang Institute of Economic Research Technology, Urumchi 830016, China) Abstract: With the impact of grid structure, generators distribution, generator units parameters, and load type, the system’s frequency characteristics presents temporal and spatial distribution. However, system frequency is the reference for formulating the UFLS scheme, which makes the action of UFLS device unsatisfactory. Based on the grid splitting in some region, this paper analyzes the dynamic characteristics of system frequency and the action of UFLS device in detail under the power shortage. Considering the impact factors such as frequency recovery effect, load shedding values and its types, etc., it studies the influence of load characteristics on frequency and proposes two research programs including decentralized load shedding and centralized cutting industrial load of large consumer. The research results show that cutting industrial load of large user can quickly restore the system frequency and have smaller influence on the residents’ load, therefore it has significant reference value on control strategy of frequency recovery in the grid operation and making the program of the UFLS. This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51367016). Key words: frequency; frequency characteristics; temporal and spatial distribution; third-defense-line; UFLS 中图分类号： TM711 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2015)01-0055-06