(2011-02-12 10:05:47)

轉載▼

波阻抗（無損線、電磁波）

對于無損輸電線路，其波阻抗Z等于(L/C)的平方根；

而無損線波過程也就是電磁波的傳播過程，用電磁波理論算得媒質的波阻抗Z等于（μ/ε）的平方根。其中L為線路對地電感，C為線路對地電容；μ為介質磁導率，ε為介質介電常數。

此兩種方法算出來的波阻抗有何不同？這個問題從書上 公式詳細的推導解釋得很清楚。 若覺得數學公式太麻煩，那么僅僅定性分析也會發現，這個結果很合理， 定性解釋如下：

首先，看兩個特征阻抗的定義， 傳輸線里 定義 Z= V/I ， 由電磁物理知識該知道 V 由什么決定？由電場強度 E 決定！ I 由什么決定？ 磁場強度 H 決定！ 場理論里 定義Z= Ex/Hy ,僅從直覺也能看出 兩個式子定義可能等價

然后，看結果： 先看場理論里，Z= Ex/Hy = sqrt(μ/ε）,這個結果是從波動方程推導出來的 又由電磁物理常識 ，磁能密度 = μH^2 ，電場能密度 =εE^2 （別說你不知道） μ----是和磁場能有關的因子 ε----是和電場能有關的因子 再看，傳輸線結果 Z= sqrt(L/C）,這里都簡化分析看做無耗 為什么會 有L和C出現？從電子元件物理概念上看 L---貯存磁能----是和磁場能有關的因子----》μ C---貯存電能----是和電場能有關的因子----》ε 所以定性看出 V ----》E I ----》H L ----》μ C ----》ε 。所以定性觀察 電路理論和場理論兩種特征阻抗定義 是一回事，而嚴格的數學證明，需參照電磁場或微波技術相關教材。

針對目前直流輸電線路保護靈敏性和速動性難以兼顧的問題,提出一種基于測量波阻抗的直流線路保護方法。利用S變換提取單頻率的電壓、電流初始行波并計算線路兩端的測量波阻抗。在線路內部故障時,線路兩端測量波阻抗均為測點背側等效阻抗,差異較小;在線路外部故障時,線路兩端測量波阻抗分別為測點背側等效阻抗和線路波阻抗,差異較大,據此可以區分直流線路上的內部和外部故障。基于PSCAD/EMTDC的大量仿真結果表明,該保護方法易于整定,在各種故障情況下均能可靠、快速地識別直流線路內部和外部故障。

線路波阻抗等同于所給定線路參數的一條無限長線路上行波的電壓與電流的比值。

1 波阻抗計算

對有一定預應力的巖石進行循環沖擊試驗的裝置為自行研制的動靜組合加載裝置。對于有軸壓時的沖擊過程中，桿件與試樣仍然滿足裝置賴以存在的一維應力波傳輸理論。應力波從一種介質傳播到另一種波阻抗不同的介質時，入射波在2 種介質的界面處會產生反射波和透射波。由于其值比巖石的波阻抗大許多，認為在整個沖擊過程中其大小保持恒定；

在整個沖擊過程中并不是每一瞬時的反射波或透射波都夾雜多次反射和透射波的影響，當時，測試所得的反射波中沒有 2 次和更高次反射的影響。同理，在透射波采樣時間內的區段，試驗所得的透射波中也沒有夾雜多次透射波的影響。因此，可以利用SHPB 試驗系統采集的入射波和反射波或透射波在各自采樣區段內相對應的值計算巖石的波阻抗。而其他時間區段的波阻抗不可由試驗數據直接計算。

2 計算波阻抗時計算式的選擇

在實際試驗時，反射波和入射波是用入射桿上的同一個應變片測量的，特別是有軸壓的沖擊試驗時，反射波的起跳點受入射波的影響較大，其對應的時間點和大小不易確定，極易引起誤判。而透射波不在這種情況，起跳點相對容易判斷，因此計算巖石的波阻抗較為理想。

地震波阻抗反演是儲層預測的有效手段之一，波阻抗與含油氣儲層有很好的對應性。

波阻抗反演實際上是從地震剖面上消除子波影響,留下反射系數,再由反射系數計算出能反映地層物性變化的物理參數波阻抗。

波阻抗反演的方法很多，其中最常用的是廣義線性反演，該方法有較高的反演精度，但是在反演過程中，高頻噪聲對解病態方程組影響很大,即使加了正則化因子,也無法消除高頻噪聲的影響。

根據反射系數序列，并給定波阻抗初始值，利用遞推波阻抗的反演方法就可以算出相應的波阻抗序列。該方法的核心是反演反子波，但是反演出反子波局部化特征并不理想，因為兩翼都有振蕩，并不是標準的δ(t)函數，而是帶有剩余子波的δ(t)函數，其頻率過低，計算出的反射系數頻率也較低，相當于帶有剩余子波的反射系數。遞推波阻抗的反演方法對誤差及初值 Z0 均十分敏感，穩定性也差。可以用遞推波阻抗反演法反演出的波阻抗作為迭代反演波阻抗的初值。

因此，針對廣義線性反演，重點討論了迭代解方程的波阻抗算法、解方程的正則化方法、波阻抗反演中的分辨率、改善解的二次圓滑濾波、用于控制反演質量的統計量和均方差及波阻抗的約束反演等關鍵技術問題;針對遞推波阻抗的反演,重點討論了遞推波阻抗的反演方法、子波和反子波提取、誤差對提取反子波的影響等關鍵技術問題。同時做了大量的模型試算。2100433B

由于巖石與彈性桿間的波阻抗大小不同，每一入射波經過透反射后必有一反射波和透射波與之相對應；沖擊過程中的不同時刻巖石所受的沖擊動載大小不同，巖石試件內部裂隙的閉合程度或擴展程度亦不相同，即巖石試件具有不同波阻抗。換言之，在一次沖擊過程中，入射波和反射波或透射波與巖石的波阻抗一一對應，不同時刻波阻抗的大小很可能不一樣，入射應力大小、透射應力大小和時間點3 個變量必須確定其中2 個不變。根據一維應力波理論可知，在異型沖頭形狀、長度和沖擊速度相同的前提下，在區間固定一時間點，則每次沖擊得到的理論上應為定值，對照時間確定出對應的透射波的值。具體選其中哪一個時間點視情況而定，它們之間的差別微乎其微。要強調的是對同一巖石試件的循環沖擊過程的損傷進行分析時，應選擇同一時間點。

另外，利用聲波定義循環沖擊過程巖石的累積損傷，也是在沖擊載荷作用后測量巖石的波速值。本文的方法與此相似，每次測量（除第1 次）的值都是前1 次沖擊作用后巖石在壓密后的波阻抗值，這個值表征巖石在前1 次沖擊后內部的累積損傷，因此，在測量程序上也與聲波定義損傷的一致 。