摘要：针对光纤光栅解调系统中现有滤波算法计算速度与滤波效果难以兼顾的问题,提出了一种基于滑动相关滤波的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射谱滤波方法并在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现算法加速设计。该算法根据FBG半峰全宽确定高斯函数二阶导数的标准差,用函数的负数作为滤波模板权重,通过滑动数据窗口进行反射谱数据与滤波模板的相关计算,从而实现滤波操作。使用该算法处理含高斯噪声、坏点和基线的仿真数据,验证了该方法对多种异常反射谱数据处理的有效性,并与其他下位机滤波算法进行对比分析,该算法能较好地保留原始数据特征,有较好的鲁棒性,信噪比最高提升28.23dB,中心波长平均偏差和偏差标准差最小,分别为1.712 pm和2.996pm。同时在FPGA片上平台实现了该算法,采用循环队列策略设计存储器,提高了存储器使用率,降低了资源消耗。实验表明,该算法可以有效校正多种异常FBG反射谱,在100MHz系统时钟下处理一个反射谱数据所需时间仅5.09μs,易于实现工程化应用,克服了下位机现有滤波算法对FBG反射谱中坏点、基线抑制作用较差和滤波后信号变形的问题,实现了FBG反射谱滑动相关滤波算法的加速设计。

摘要：为提高光纤布拉格光栅(FBG)形状传感器的形状重建精度,减小光栅点的重建位置误差,设计了一种FBG传感元件结构。通过建立传感元件应变传递力学模型,推导出平均应变传递率表达式,并结合传感元件有限元仿真模型,分析了相关结构参数对传感元件应变传递率的影响,将有限元仿真与理论计算结果进行对比,验证了理论模型的有效性。进而分析了应变传递率对传感系统形状重建精度的影响,得出当光栅点应变传递率保持在90%以上时,光栅点的重建位置误差将保持在0.08mm内。该研究表明,通过合理控制影响参数,可有效提高传感元件应变传递效率,减小传感系统形状重建位置误差,从而提高光纤形状传感器的形状重建定位精度。

摘要：【目的】利用拐点法量化公园的降温效应,并确定具有高效降温效应的公园面积和周长阈值范围,基于多源数据综合考虑城市公园的内部和外部特征对其降温效应的影响。【方法】基于2019年9月13日Landsat-8遥感影像,采用辐射传输法反演地表温度;基于高分二号遥感影像,采用随机森林法进行土地覆被分类;基于百度地图兴趣面(area of interest,AOI)获取83个公园边界。利用拐点法得到公园的降温强度和降温距离,利用相关性分析和SHAP分析,从公园内景观特征、公园内环境特征和公园外环境特征3个方面探讨影响因子与公园降温效应之间的关系。【结果】(1)公园的降温面积阈值为18~19 hm^(2),周长阈值在1.9~2.0 km。(2)公园内部的建设用地高占比和较高的斑块密度会削弱公园降温效应,而水体和绿地的占比则可增强公园降温效应;面积加权周长比越小的公园越有助于公园降温效应的发挥。(3)公园内植被结构参数和生理特征对降温效应有显著影响,植被冠层越高、长势越好,降温距离越远;土壤含水量对降温效应至关重要。(4)公园外部较高的建筑高度和高道路密度会削弱公园降温效应。【结论】公园的降温效应受到公园内外景观特征和环境特征的影响。可以通过提高公园景观的完整性、合理配置绿地水体和培育优质植被等措施来改善公园降温效应,从而缓解城市热岛效应。

摘要：基于初参数解析方法的原理,建立了混凝土衬砌弹性地基圆弧曲梁内力和变位求解的初参数矩阵方程。对于多心圆拱隧道衬砌结构,利用曲梁初参数矩阵方程,以及结构的对称性和圆拱弧段交接点处内力平衡和变位协调条件,求解出了矩阵方程中初参数值,可进一步应用初参数矩阵方程求解圆拱弧段各点的内力与变位值。实例计算表明,其解析思想是可行有效的,可为类似衬砌结构设计提供一条可靠的内力分析途径。