雜散電流下管道電參數(shù)波動(dòng)特征的傅里葉分析

1 傅里葉變換應(yīng)用現(xiàn)狀

傅里葉變換是信號(hào)分析與處理最常用的方法之一，它能夠?qū)⒉灰滋幚淼臅r(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于統(tǒng)計(jì)分析的頻域信號(hào)，廣泛應(yīng)用于圖像處理、數(shù)據(jù)采集、控制工程和雷達(dá)探測(cè)等方面，對(duì)工業(yè)發(fā)展起到非常大的作用?？焖俑道锶~變換(FFT)是在離散傅里葉變換(DFT)的基礎(chǔ)上形成的快速算法，它將計(jì)算的時(shí)間復(fù)雜度由

(

)降低至

(

log

)，其中

是與時(shí)間相關(guān)的參數(shù)，同時(shí)也要求快速傅里葉變換的樣本點(diǎn)數(shù)量為2的整數(shù)次冪，因此FFT也稱為基2快速傅里葉變換。游盈萱等

利用傅里葉變換對(duì)調(diào)制后的光信號(hào)進(jìn)行處理，分解出各光源的頻率和振幅后，剔除了雜波數(shù)據(jù)，優(yōu)化了三點(diǎn)定位算法，提出了一種響應(yīng)快速、定位精確的可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)。周雪松等

提出了一種基于快速傅里葉變換的天氣雷達(dá)弱徑向雜波識(shí)別方法，通過快速傅里葉變換后的頻譜分析很好地識(shí)別了異?；夭?，將周期性變化的異常回波剔除后大幅提高了雷達(dá)的圖像質(zhì)量。劉政委等

提出了一種基于快速傅里葉變換的燃燒動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，利用快速傅里葉變換得到壓力信號(hào)的頻譜圖，提取燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象的特征，分析壓力信號(hào)中的不同頻段的幅值，并利用在不同頻段下相應(yīng)的限值對(duì)燃燒進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

2 動(dòng)態(tài)雜散電流干擾規(guī)律分析現(xiàn)狀

城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)受雜散電流干擾主要涉及兩種形態(tài)，分別是穩(wěn)態(tài)干擾與動(dòng)態(tài)干擾。穩(wěn)態(tài)干擾主要來源于高壓輸電線、陰保系統(tǒng)之間的干擾，由于多呈現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)形式，所以針對(duì)其波動(dòng)特征及干擾規(guī)律的分析相對(duì)簡(jiǎn)單。動(dòng)態(tài)干擾主要來源于地鐵及電氣化鐵路，地鐵干擾主要為動(dòng)態(tài)直流，能夠直接影響管地電位，因此對(duì)于地鐵干擾規(guī)律分析主要通過管地電位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；而電氣化鐵路產(chǎn)生的干擾主要為動(dòng)態(tài)交流，其干擾形式介于動(dòng)態(tài)直流及穩(wěn)態(tài)交流，對(duì)于管地電位的影響相對(duì)復(fù)雜，因此對(duì)于電氣化鐵路干擾規(guī)律分析主要通過管道的交流干擾電壓進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。目前國內(nèi)外的防腐工作者為了提取干擾的關(guān)鍵參數(shù)已經(jīng)針對(duì)動(dòng)態(tài)雜散電流干擾規(guī)律開展了一系列的統(tǒng)計(jì)分析。

史海沉鉤，以古鑒今。前赴后繼的共產(chǎn)黨人留給我們寶貴的歷史遺產(chǎn)，光榮偉大的革命先輩撒播下純正的革命種子，這是我們不朽的精神源泉，激勵(lì)我們不懈地繼續(xù)追求新時(shí)代的中國夢(mèng)。70年風(fēng)雨滄桑，鐫刻在淮海戰(zhàn)役烈士紀(jì)念碑上的大字依舊閃閃發(fā)光，永垂不朽，激勵(lì)后人。炮火與鮮血中誕生的共和國在一條光明的大道上堅(jiān)定前行著，牢記歷史，把握當(dāng)下，淮海戰(zhàn)役精神將會(huì)在今天煥發(fā)出一種新的生命力與活力。

針對(duì)地鐵動(dòng)態(tài)直流干擾波動(dòng)特征的分析，主要有以下研究進(jìn)展。劉瑤等

對(duì)北京燃?xì)夤芫W(wǎng)受地鐵的干擾情況進(jìn)行分析，通過24 h管地電位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)局部放大發(fā)現(xiàn)，受地鐵干擾的管地電位由多個(gè)小波峰組合而成大波峰，通過對(duì)大波峰的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)大波峰的周期主要處于50～200 s范圍內(nèi)，該區(qū)間內(nèi)的周期相對(duì)占比高達(dá)75%。朱祥劍等

對(duì)北京、上海、深圳、無錫4個(gè)城市受地鐵干擾的管地電位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，不同城市的干擾周期分布基本一致，其干擾周期均處于0～300 s范圍內(nèi)，具體某一段干擾周期的占比受各地地鐵運(yùn)行時(shí)間間隔的影響略有差異。劉杰等

對(duì)某地受地鐵干擾的管地電位進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)每6 min會(huì)出現(xiàn)一次干擾峰值，干擾周期與地鐵的發(fā)車間隔基本一致。董亮等

通過對(duì)上海、廣州、深圳、武漢4個(gè)地區(qū)與地鐵鄰近的管網(wǎng)電參數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其干擾主頻率分別為9 mHz、7 mHz、7 mHz、5 mHz，各個(gè)城市的干擾主頻率差異受行車間隔影響。肖嵩等

對(duì)武漢7條軌道交通鄰近的管地電位進(jìn)行傅里葉變換分析，得出50%以上的波動(dòng)發(fā)生在0.005～0.030 Hz，并且多數(shù)處于0.01～0.02 Hz及0.02～0.03 Hz。

針對(duì)電氣化鐵路動(dòng)態(tài)交流干擾波動(dòng)特征的分析，由于其干擾相對(duì)復(fù)雜及腐蝕風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，因此相關(guān)的研究成果較少，且大部分為規(guī)律性研究結(jié)論，未能有效提取關(guān)鍵干擾參數(shù)。李偉等

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)電氣化鐵路在運(yùn)行過程中會(huì)對(duì)鄰近管網(wǎng)產(chǎn)生交流干擾影響，干擾程度與機(jī)車的運(yùn)行頻次、載荷量有較大關(guān)系，并且通過高壓輸電線及鐵路對(duì)管網(wǎng)的干擾情況分析，發(fā)現(xiàn)電氣化鐵路鄰近管網(wǎng)的交流干擾電壓及電流密度變化劇烈，且存在明顯波動(dòng)的尖峰。李興鋒等

通過對(duì)某段與電氣化鐵路交叉管線的干擾參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，電氣化鐵路對(duì)管網(wǎng)的交流干擾電壓影響較大，且機(jī)車通過越頻繁，交流干擾越明顯。周宇等

通過對(duì)上海某段埋地管道的管地電位傅里葉頻域分析，發(fā)現(xiàn)測(cè)試點(diǎn)的管地電位波動(dòng)集中在頻率50 Hz，進(jìn)一步確定該管段受部分交流干擾的影響，為干擾源的確定提供依據(jù)。程彤等

通過對(duì)京滬高鐵試運(yùn)行、正式運(yùn)行后的相互比較發(fā)現(xiàn)高鐵發(fā)車頻率越大、載重量越大，形成的交流干擾顯然越大。

3 動(dòng)態(tài)直流干擾特征的傅里葉分析

對(duì)圖2進(jìn)行固定頻率區(qū)間的波動(dòng)幅值相對(duì)占比分析，即每0.005 Hz的波動(dòng)幅值之和占整個(gè)區(qū)間的波動(dòng)幅度之和的比例。區(qū)間編號(hào)見表1，區(qū)間值對(duì)應(yīng)單位為Hz，固定頻率區(qū)間的波動(dòng)幅度相對(duì)占比見圖3。

通過uDL-2數(shù)據(jù)采集器對(duì)某段受地鐵雜散電流干擾的管地電位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集時(shí)段為15:00至隔天9:00，采集周期為1 s；同時(shí)此次目的是為了分析干擾特征及干擾規(guī)律，所以主要以波動(dòng)幅度較大的通電電位為主。不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的管地電位波動(dòng)見圖1。由圖所示的3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以得出，受地鐵運(yùn)行時(shí)間的影響，白天測(cè)得的管地電位波動(dòng)幅度明顯高于夜間。通過對(duì)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)出在00:40—5:00這一時(shí)間段管地電位基本無波動(dòng)，但該時(shí)間明顯晚于地鐵末班車時(shí)間，早于地鐵首班車時(shí)間，分析原因是地鐵停止載客后的維檢修及巡線引起的雜散電流。

② 動(dòng)態(tài)交流干擾規(guī)律分析

通過uDL-2數(shù)據(jù)采集器對(duì)某段受電氣化鐵路雜散電流影響的交流干擾電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集時(shí)段為4月9日12:00至15:00，采集周期為1 s。電氣化鐵路形成的干擾類似于地鐵干擾，大部分為動(dòng)態(tài)波動(dòng)的特征，但與地鐵干擾的差異是其產(chǎn)生的干擾信號(hào)為交流信號(hào)，分析其對(duì)管道的腐蝕規(guī)律難度更大。不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的交流干擾電壓波動(dòng)見圖4，可以看出，電氣化鐵路形成的干擾信號(hào)的波動(dòng)頻率明顯低于地鐵，分析其原因是機(jī)車的運(yùn)行時(shí)間間隔遠(yuǎn)高于地鐵，相應(yīng)的雜散電流泄漏頻率更低。

① 動(dòng)態(tài)直流干擾特征分析

對(duì)于動(dòng)態(tài)交流干擾數(shù)據(jù)，借鑒前文分析地鐵直流干擾數(shù)據(jù)的方法，利用快速傅里葉變換提取干擾周期，從而為實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)提供關(guān)鍵參數(shù)。不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的快速傅里葉變換頻譜圖見圖5，圖中，由于頻率為0時(shí)的峰值對(duì)于此次數(shù)據(jù)分析無意義，所以圖中未完全顯示頻率為0時(shí)的波動(dòng)幅值?？梢钥闯觯陬l率0.001 6 Hz、0.002 9 Hz及0.002 9 Hz時(shí)信號(hào)強(qiáng)度最大，將頻率轉(zhuǎn)換為周期后分別為625 s、345 s及345 s，說明電氣化鐵路干擾的主要干擾周期處于345～625 s。但與地鐵干擾的頻譜分析不同，地鐵干擾有比較明確的波峰，但電氣化鐵路干擾有多個(gè)近似波峰，說明對(duì)于動(dòng)態(tài)交流干擾的分析，獲得其干擾周期的區(qū)間更加合理。

4 動(dòng)態(tài)交流干擾特征的傅里葉分析

① 動(dòng)態(tài)交流干擾特征分析

通過對(duì)動(dòng)態(tài)雜亂的干擾數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析其干擾規(guī)律，獲取地鐵干擾下的主要干擾周期，從而指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選取。利用快速傅里葉變換(應(yīng)用Origin軟件)將干擾數(shù)據(jù)拆分成多個(gè)不同頻譜的信號(hào)，隨后通過篩選最大信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率，將其轉(zhuǎn)化為主要干擾周期，同時(shí)統(tǒng)計(jì)固定頻率區(qū)間的波動(dòng)幅值占比，明確地鐵干擾周期的主要區(qū)間。不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的快速傅里葉變換頻譜圖見圖2。圖中，由于頻率為0時(shí)的峰值，對(duì)于此次數(shù)據(jù)分析無意義，所以圖中未完全顯示頻率為0時(shí)的波動(dòng)幅值。對(duì)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)做快速傅里葉變換之后，發(fā)現(xiàn)在頻率分別為0.007 Hz、0.006 Hz及0.006 Hz時(shí)信號(hào)強(qiáng)度最大，將頻率轉(zhuǎn)換為周期后分別為143 s、167 s及167 s，說明地鐵干擾的主要干擾周期處于143～167 s。

解析：A選項(xiàng),標(biāo)準(zhǔn)狀況下,三氧化硫是固體,錯(cuò)誤。B選項(xiàng),氣體應(yīng)為SO2和H2的混合氣,只有在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,結(jié)論才正確。C選項(xiàng),CH4分子中C、H原子個(gè)數(shù)比與狀況及CH4的多少無關(guān),正確;D選項(xiàng),質(zhì)量與狀況無關(guān),11.2g乙烯的物質(zhì)的量為0.4 mol,1mol乙烯分子中共用電子對(duì)數(shù)目為6個(gè),故11.2g乙烯中含有的共用電子對(duì)數(shù)目為2.4NA。

② 動(dòng)態(tài)直流干擾規(guī)律分析

對(duì)圖5進(jìn)行固定頻率區(qū)間的波動(dòng)幅值相對(duì)占比分析，即每0.005 Hz的波動(dòng)幅值之和占整個(gè)區(qū)間的波動(dòng)幅度之和的比例。區(qū)間編號(hào)見表1，固定頻率區(qū)間的波動(dòng)幅度相對(duì)占比見圖6。可以明顯看出，3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的頻率區(qū)間為0～0.005 Hz時(shí)，波動(dòng)幅值相對(duì)占比最高，對(duì)應(yīng)的干擾周期大于200 s。另外頻率區(qū)間為0～0.010 Hz時(shí)，波動(dòng)幅值相對(duì)占比分別為46%、49%及55%，對(duì)應(yīng)的干擾周期大于100 s，說明電氣化鐵路干擾周期明顯高于地鐵干擾。

可以明顯看出3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的頻率區(qū)間為0.005～0.010 Hz時(shí)，波動(dòng)幅值相對(duì)占比最高，對(duì)應(yīng)的干擾周期區(qū)間為100～200 s。另外頻率區(qū)間為0.005～0.020 Hz時(shí)，相對(duì)占比分別為49%、44%及45%，對(duì)應(yīng)的干擾周期區(qū)間為50～200 s，說明地鐵干擾的主要周期集中在該區(qū)間內(nèi)，后續(xù)在開展實(shí)驗(yàn)室模擬地鐵干擾時(shí)干擾周期應(yīng)以50～200 s區(qū)間為主。

在美國， Kronospan公司決定進(jìn)一步增加1.01億美元對(duì)亞拉巴馬州牛津的投資，共計(jì)達(dá)4.63億美元。該擴(kuò)張計(jì)劃最初是在2016年年中宣布的，投資額為3.62億美元，包括兩條強(qiáng)化地板及浸漬紙裝飾生產(chǎn)線、一條刨花板及熱熔膠合層壓生產(chǎn)線，以及合成樹脂廠的擴(kuò)建。

影響建筑物穩(wěn)定的因素很多,而建筑物沉降作為系統(tǒng)的主要輸出信息則是一個(gè)具有灰色特征的隨機(jī)變量，通過分析建筑物沉降數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，結(jié)合灰色模型的特征，采用灰色模型來預(yù)測(cè)建筑物的沉降趨勢(shì)是可行、有效的方法。傳統(tǒng)GM(1，1)模型對(duì)于不同數(shù)據(jù)序列，會(huì)出現(xiàn)偏差較大的情況。當(dāng)原始沉降數(shù)據(jù)序列為持續(xù)增長(zhǎng)或者數(shù)據(jù)變化較大的數(shù)據(jù)序列時(shí)，模型預(yù)測(cè)結(jié)果的偏差就會(huì)變大，預(yù)測(cè)精度普遍偏低［2］。另外，灰色模型是用歷史信息來預(yù)測(cè)將來的信息，所以信息的維數(shù)對(duì)預(yù)測(cè)精度也有一定影響，如何合理選擇數(shù)據(jù)的維度是保證預(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵。

5 結(jié)論

① 通過快速傅里葉變換分析得出地鐵干擾最大信號(hào)強(qiáng)度的頻率為0.006 Hz及0.007 Hz，主要干擾周期處于143～167 s，大部分干擾周期區(qū)間處于50～200 s；電氣化鐵路干擾最大信號(hào)強(qiáng)度的頻率為0.001 6 Hz及0.002 9 Hz，主要干擾周期處于345～625 s，大部分干擾周期區(qū)間大于100 s。

② 地鐵干擾與電氣化鐵路干擾周期受運(yùn)行時(shí)間間隔的影響，存在一定的差異性，地鐵干擾周期明顯短于電氣化鐵路干擾周期，地鐵干擾波動(dòng)頻率明顯高于電氣化鐵路波動(dòng)頻率；另外，地鐵干擾的主要干擾信號(hào)相對(duì)更加明顯。

長(zhǎng)春市九臺(tái)區(qū)文化工作則把文化深入嫁接到旅游事業(yè)中。九臺(tái)區(qū)正打造國際多彩文化旅游城，“中國北方四季山地玩都”初步規(guī)劃有四十二個(gè)景區(qū)，其中一個(gè)國家水利風(fēng)景區(qū)（石頭口門水庫），兩個(gè)4A級(jí)旅游景區(qū)（廟香山滑雪休閑度假區(qū)和碧水莊園），旅游景點(diǎn)數(shù)量位居全省前列。被評(píng)為吉林省第一個(gè)旅游標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)區(qū)，也是“全國旅游綜合改革試點(diǎn)城市”和“國家全球旅游示范區(qū)創(chuàng)作單位”。九臺(tái)區(qū)通過文化和旅游的互相發(fā)酵，形成自己獨(dú)特的旅游文化，滿足了群眾日益增長(zhǎng)的文化和精神需求。

③ 通過對(duì)動(dòng)態(tài)直流干擾的管地電位及動(dòng)態(tài)交流干擾的交流干擾電壓進(jìn)行快速傅里葉變換分析，能夠有效的統(tǒng)計(jì)出干擾周期分布特征，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵參數(shù)選取提供依據(jù)。

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