复合材料构件数字化建模技术研究

第一篇：复合材料构件数字化建模技术研究

复合材料是一种由高强度、高刚度增强材料铺设在基体中所构成的新型材料，具有高比强度、高比模量、良好的抗疲劳性和抗腐蚀性等一系列优点。随着复合材料在飞机上用量的日益增加，其重要性也越来越突出。由于先进复合材料的可设计性及其在提高飞机性能上的巨大潜力，复合材料在飞机上应用的部位和用量的多少几乎已成为衡量当代飞机先进性的一个重要标志。

然而复合材料的结构设计与传统金属结构的设计又有许多本质的区别且更加复杂。原因是复合材料在结构设计时并无确定的结构材料存在，其产品和材料的研制是同时进行的，材料的制造同样要按结构设计进行，因此需要设计人员与分析、制造人员之间更密切地配合，数据传递也更为频繁。

复合材料传统研制方法

在传统的复合材料研制模式中，设计、分析及制造之间的数据是通过模拟量传递的。设计工程师根据设计输入条件，依靠自身的经验和空间想象能力绘制铺层图和铺层顺序表，其中包括铺层的每一个细节，如尺寸、形状、剪口、铺层顺序、铺层角度等；强度校核时，分析工程师根据图纸内容及其对图纸的理解，将铺层信息等内容反映到强度计算模型中；工厂制造时，工装设计人员根据图纸设计模线样板及模具，零件制造车间再根据模线样板下料、铺叠（。成型工艺以手工为主，构件质量在很大程度上依赖于工人的经验和熟练程度。

总的来说，这种传统的复合材料设计制造方式极可能会在设计、分析、制造（CAD/CAE/CAM）间出现数据源不唯一的情况，且制造的效率和精度都比较低，成本也过高，极大阻碍了复合材料的广泛应用。

复合材料数字化设计、分析与制造

复合材料设计、制造专用软件的开发以及各种复合材料数控制造设备（如预浸料自动剪裁设备、激光投影设备和纤维自动铺放设备等）的研制成功，使复合材料构件研制过程的数据以数字量传递成为可能，设计、分析、制造结合得更为紧密。

设计、分析与制造见的数据传递

通过在复合材料构件研制过程中引入数字化技术，可以保证设计、分析、制造数据源的唯一，真正做到复合材料CAD/CAE/CAM一体化，便于数字量传递，减少研制时间，加快研制进度。

符合材料传统研制法

复合材料数字化建模

复合材料结构设计为后续的分析、制造等环节提供数据源头。而复合材料构件的三维数字化模型是复合材料结构设计的最终表达，并且复合材料构件数模的建立贯穿于整个复合材料研制过程中。因此研究复合材料数字化建模是发展复合材料数字化设计/制造能力的基础。通过采用复合材料三维模型数据集，可以完全摆脱传统的二维设计模式，真正实现数据的数字量传递，使设计和表达更为简单，效率更高。

1数字化建模流程

根据复合材料结构设计的一般流程，可以将复合材料数字化建模分为3个阶段：初步设计阶段、详细设计阶段和制造准备阶段。复合材料专用设计制造软件是进行复合材料构件数字化建模不可缺少的工具。目前常用的主要有CATIA-CPD模块（CATIA-Composite Design）和FiberSIM软件。从复合材料初步设计到制造准备，CATIACPD模块根据设计对象的不同阶段提供了很多实用的建模工具，如区域建模、铺层设计、可制造性分析、实体生成和铺层展开等。

1.1初步设计

复合材料构件初步设计主要完成区域和过渡区域的建模，基于区域自动生成构件粗略的三维实体，用于建立飞机的初级电子样机。

（1）定义设计贴模面。

设计贴模面即零件的外型面，是复合材料构件的设计表面，同时也是模具设计制造的依据。对于蒙皮类零件，设计贴模面一般为飞机理论外形的一部分，可直接从外形文件中提取；部分飞机内部复合材料构件（如梁、肋等），需要手工拟合设计贴模面。

（2）建立铺层坐标系。

铺层坐标系用来标识纤维的基本方向，即0°方向。对于平板类零件，一般建立笛卡尔坐标系，坐标系的X轴方向为纤维纵向（0°方向），XY平面为纤维所在铺层的平面或曲面外形的切面；筒形零件一般建立圆柱坐标系。每层单向带都有一个相对于铺层坐标系的铺设角度，用来标识该层的纤维方向。

（3）区域、过渡区域建模。

区域是层合板上具有不变厚度和铺层百分比的部分。有了零件的设计表面，就可以根据具体的结构参数在该设计表面上划分不同区域，定义每一个区域上的铺层参数包括区域的封闭轮廓、参考坐标系、材料和各铺设角度下的铺层数。相邻2个区域之间并且定义铺层递减关系的部分为过渡区域（即丢层区）。

图4 初步设计阶段的区域建模

（4）基于区域创建实体。

该实体较为粗糙，尤其是在过渡区域与真实结构存在较大差距，只能用于初级的电子样机协调。

1.2铺层详细设计

铺层详细建模是复合材料数字化建模的核心问题。

基于区域生成的实体模型

（1）基于区域生成铺层。

依据前面定义的区域模型利用铺层建模工具，可自动生成构件初步的铺层定义，每一铺层具有几何轮廓、材料类型、铺设角度和参考坐标系等属性数据，所有的铺层在产品结构树上按照铺放顺序组成一个铺层组。

（2）铺层轮廓剪裁。

自动生成的铺层轮廓有时与设计人员想要得到的铺层轮廓有一定差距，尤其是在过渡区域一般未包含铺层递减信息。轮廓剪裁工具可以让设计人员将相邻区域的铺层按照一定的规则进行丢层，实现区域过渡。

（3）调整铺层顺序。

简单的铺层调整（角度、顺序和轮廓等）可直接在CATIA中进行；若调整幅度较大，借助表格对铺层进行批量调整是最为常用的方法。

（4）对称铺层。

除特殊需要外，复合材料结构应采用均衡对称铺层，以避免固化后由于耦合引起制件翘曲。对于对称铺层结构，在上述建模步骤中只需完成一半铺层的复合材料构件设计建模，然后再进行铺层对称。

图6 是按照上述步骤生成的完整的铺层数据，过渡区域部分可以明显看出铺层的递减关系，不同颜色的几何轮廓标识不同的铺设角度，铺层的非几何数据存储在铺层属性中。

（5）基于铺层创建实体。

复合材料构件的最终形状是由许多铺放在模具表面的铺层和夹芯决定的。从设定的贴模面、铺层和夹芯可自动生成层合板三维实体模型。该三维实体用于定义构件的形状及定维特征，以便在重量和重心分析、数字样机协调和工装设计等过程中应用刀具的几何角度刀具的涂层刀具材料 http:// 灯饰选购布置 家居装饰常识——灯光 http:// 改造居室小技巧 装修整体设计的注意事项 http:// 铝单板选材知识

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1.3制造准备

制造准备阶段是制造工艺人员在结构设计人员提供的复合材料构件数模的基础上进行制造、详细建模，为数字化制造做准备。这个阶段主要完成构件铺层分块、可制造性分析、铺层展开和制造数据输出等工作。

基于铺层定义的三维实体

由于预浸料宽度的限制，需要按适当的间距将超出限制宽度的铺层进行分块。当复合材料构件的外形较为复杂时，某些区域会因材料过多引起褶皱，或因材料过少而造成搭接，因此需要对铺层进行可制造性分析，根据分析结果采取相应的措施（如更换铺放起始点或剪口）进行更正。一旦工艺人员对铺层几何感到满意，即可将铺层展开成对应的二维平面图。复合材料设计制造软件还提供与数字化制造设备的数据接口，自动生成设备所要求的输入文件格式，直接驱动设备的运行，包括排样下料系统、激光投影系统、自动铺带机和纤维自动铺放设备等。

需要注意的是，可制造性分析同时也是结构设计人员在详细设计阶段要做的工作，通过分析可以在设计早期预防零件制造时出现变形、起皱的现象。

2优点总结

采用复合材料构件数字化建模主要有以下优点：

（1）复合材料数字化建模可有效解决复合材料的三维设计，在数字样机上实现与周边零件的装配和协调；

（2）数字化模型除满足结构协调、供数字化样机使用外，还有其他显著的优点，如在初步设计阶段，可以快速建立复合材料3D模型，可快速调整铺层参数和零件间的关联性，方便修改；

（3）可直观了解铺层情况（纤维的铺放角度变化），在关键点检查铺层的对称、均衡等特性，有助于提高设计质量；可对所设计零件进行工艺性分析，通过铺层仿真，检查由于复杂曲面造成的纤维偏移、弯曲，预见由此带来的变形、起皱等问题，可节约工艺试制的周期和成本；

（4）为后续设计提供设计输入，形成复合材料蒙皮类零件的内型面，为设计与复合材料配合的零件提供外形；

（5）通过其分析软件的接口，直接生成复合材料铺层信息传入PATRAN，减少强度建模的时间和提供准确的铺层信息。并可将结构设计信息（材料和铺层位置、纤维方向等）方便快捷传递到强度设计部门，强度设计部门可实时得到结构设计信息，便于结构、强度协同设计；

（6）通过复合材料数字化模型 的二维展开功能，直接生成下料展开文件，由自动下料机进行自动切割，在铺叠时通过激光投影仪进行定位，直接进行铺叠。给制造提供方便（可提供铺层展开图，不需要模线样板，可供工厂自动化下料，实现自动化铺叠，为模具提供设计及制造依据），减少工艺准备时间。

复合材料数字化建模规范

复合材料专用软件虽然提供了比较多的建模工具，但由于复合材料构件结构形式的多样性以及设计表达的复杂性，使得设计人员较难在短期内熟练掌握复合材料数字化建模技术，除了进行必要的培训外，建立相应的建模规范来指导和规范设计人员进行数字化建模，是保证复合材料数字化设计制造快速发展的重要手段。

复合材料构件的结构形式不同，其建模方法也不同。因此建议复合材料建模规范可分为两部分建立：第一部分是复合材料数字化建模规范总则，主要描述复合材料构件的通用建模要求、建模质量要求、专用术语及定义、数据和数据集的存放及命名规则等；第二部分为复合材料构件数字化建模指南，即通过实例来描述不同结构形式的复合材料构件的具体建模步骤，要具有很强的可操作性。所有指南须遵循共同的规范总则。

目前首先要做的是设计部门与制造部门一起，结合目前国内复合材料构件设计制造的特点，分析数据传递规则，共同讨论建立一个初步建模规范，并在今后的发展、交流过程中不断完善，从而逐渐形成完整的建模规范体系。这样才能促进复合材料数字化设计/制造的快速发展，真正摆脱传统的二维设计模式，实现数字量传递，保证数据源的唯一。

结束语

随着计算机技术的飞速发展、CAD技术的广泛应用，准确直观的计算机数模取代了传统的工程图纸，从而使设计质量得到极大的提高，设计周期大为缩短，且研制费用大为降低。波音公司在研制其B777时就已应用三维CAD / CAM软件CATIA 完全实现了无纸设计。目前，国内飞机设计制造领域机械加工的金属零件已率先实现了全三维数据集定义。复合材料零件因其三维数字化表达较为复杂，以及传统的设计/ 制造模式根深蒂固，数字化进展较为缓慢。

设计人员掌握复合材料数字化建模技能并能够熟练地应用是构建数字化设计/制造系统框架的一个重要前提。此类能力如不完备，在飞机复合材料数字化设计/制造上即便有完好的系统设想，也难有实施的可能。

第二篇：网络数字化广播电视技术研究论文

摘 要：随着社会经济和科学技术的不断进步，我国广播电视事业也进入了新的发展阶段，人们对生活质量尤其是精神文化方面的要求越来越高。如今，广播电视技术正在朝着网络化、数字化的方向发展。文章对广播电视技术的影响因素和发展现状进行了分析，并提出了发展

关键词：广播电视论文

摘要随着社会经济和科学技术的不断进步，我国广播电视事业也进入了新的发展阶段，人们对生活质量尤其是精神文化方面的要求越来越高。如今，广播电视技术正在朝着网络化、数字化的方向发展。文章对广播电视技术的影响因素和发展现状进行了分析，并提出了发展建议，希望为电视事业的发展提供一些参考。

关键词广播电视；数字化；科学建议

目前我国正处在经济、政治和文化高速发展的阶段，这也给广播电视技术创造了一个良好的发展环境。近年来，我国不断加大科技研发的资金投入，广播电视已经进入了数字化时代，人们的精神、文化需求得到了更大程度的满足。因此，相关部门应该加强对广播电视技术的研究和创新，促进我国电视事业实现更高水平的发展。

1网络数字化广播电视技术分析

随着时代的发展和进步，电视节目的信号传输方式发生了变化，传统的信号传输将电视图像等信息通过模拟信号发送出去，容易受到环境和设备的影响，产生噪音和色变。因此，数字化广播电视技术就是针对以上情况，依靠不断提高的信息传输速率，营造出更加立体的声音效果，满足观众对电视节目的各种要求。目前，网络数字化广播电视技术已经被越来越多的地区所应用，影响范围越来越广，传统的广播电视已经面临被淘汰的可能。网络数字化广播电视技术依靠互联网创建出一种特殊的服务器，服务器中包含着所要传输的信号的网页信息，这些信息之间存在着一种链接关系，当用户做出选择之后，广播服务器会进行智能化的侦查，然后通过客户端向用户输出节目的全部信号。用户进行需要等待的时间很短，且进行操作的方式也非常简单，通过移动鼠标就可以访问任何一个广播电视服务器的节目。服务器的客户端包含了广播档的监控系统，能够有效的对客户的喜好进行总结，方便节目推送。制作工具也是客户端中的一部分，它能够对各种节目的视频进行压缩处理，将其转变为广播数据，上传到客户端软件中，这样就形成了一个比较系统的信号站。值得注意的是，网络广播台站需要具备以下功能。首先，能够对客户的选择进行及时的反应，选出正确的广播音频源，将信号顺利的发送出去。其次，能够选择正确的服务系统软件，通过内部程序建立起一个相对独立的广播服务器，并且将以上步骤顺利连接，保证甄别和传输过程的正确无误。网络广播台站点的创建环节需要高度的自动化和程序化，这一点是传统的广播电视技术无法达到的。

2网络数字化广播电视技术的特点和优势

2.1资源共享，提高效率

互联网能够将来自四面八方的信息进行汇总，并且在一定的平台上进行资源共享，这就是网络的独特优势。网络数字化广播技术能够实现资源共享，提高信号输出的效率。相关工作人员通过互联网编辑节目内容，区域分工更加明确，能够有效的缩短时间，提高节目的质量和制作效率。互联网覆盖的范围很广，不同区域之间存在着一种隐形的连接线，这个连接线能够高速地传播信息和资源，用户在大量的资源中选择自己感兴趣的，实现观看节目的目的。

2.2提高远程编辑的效率

相关工作人员在进行节目制作时，会通过互联网将信息进行编辑处理，然后向制作处传输已经完成的节目内容。网络数字化广播电视技术能够提高传输的容量和速度，也能够最大限度的保护信号和数据，使其不受其他因素的影响。在这个过程中，数字化技术充分的发挥了它的优势，利用二维与压缩频带的滤波充分的保证了电视节目的图像质量，降低了磁场、环境、人为操作失误等因素的影响效果，提高信号的抗干扰能力，保证用户接受信号的完整程度。

3网络数字化广播电视技术的发展现状

早期的广播电视节目通过时间轴取样实现信号模拟的要求，利用幅度调制的相关技术来传输信号和数据信息。为了实现传输目的，传统的广播电视节目会分为奇偶两个类型，这种分类方式能够保证音频、图像信号，但是容易受到其他因素的影响，产生色度变化和噪声。传统的电视很难保持稳定状态，总是出现画面跳动或者是声音不稳的情况，人们为了更好地接受电视信号，需要进行仔细的调试，但调试之后声音和画面也未必完整。如今，数字化的广播电视技术已经普及，它使用了新型的数字体制信号，淘汰了过去的信号模拟模式，将信号以一种压缩数据的方式进行传输处理，不仅提高了传输速度，还能够保证节目信号不受干扰。节目信号达到接受平台之后，能够进行自主转化，这样图像传输过程就完成了。我国的广播电视事业目前受互联网影响较深，网络电视的应用范围也越来越广，国家针对这种情况制定了专门的广播电视管理制度，能够为电视事业的发展提供一个准确的方向，构建一个完整的电视网络发展体系，网络信息技术和电视事业更加紧密的联系在一起。我国的广播电视技术经历了4个小的阶段，先是数字化技术在小区域内试行，接着数字化取代了模拟化模式，随后数字化技术在全国大部门省份和区域都被广泛应用，最后发展到今天，网络视频的又迎来了新的发展高峰。目前数字化广播电视技术也有了新的挑战，主要表现为电视事业的发展模式和数字化的要求不够协调。毫无疑问，我国广播电视事业的发展主要依靠的是资源的独立性，如果出现垄断部门对其进行重新的规划和管理，就会导致技术发展失去市场动力。另外，政府没有对广播电视事业的发展提供充足的政策支持和资金投入，广播电视的公共服务性逐渐被私有性取代，如今很多电视台都是依靠自负盈亏的方式运行，因此容易表现出一种功利性的特征。因此，国家管理部门应该提高自身的意识，重视广播电视事业的发展，提供必要的政策和资金支持。

4促进网络数字化广播电视技术发展的相关措施

4.1提高网络交换和传输速率

由于中西部地区缺少地理环境恶劣，人口数量较少，相应的经济发展水平也不高，这种情况就造成了网络技术覆盖范围失衡。因此，国家应该加大对中西部的网络开发，促进当地广播电视技术的发展，保障当地人民的精神和文化需求。另外，网络传输速度和交换速率较慢是目前很多地区互联网发展存在的问题，这是由于宽带和窄带网络连接不畅造成的，因此，广播电视技术要想实现良好的信号传输，就应该加强对互联网IP技术的研究，提高速率，解决网络问题，这样才能保证用户网络通畅，自由的观看电视节目，减少等待时间。有线电视网络和IP技术的整合能够在降低成本的前提下，进一步提高传输信号的质量和速度，已经成为目前广播电视事业发展的一个新的方向，在将来也会成为一个大的趋势。

4.2划分广播电视业务

划分广播电视业务是为了解决信息源的问题，当前，广播电视事业和互联网之间的联系越来越密切，并通过优势互补的方式促进了电视行业的革新，由此推动了市场竞争朝着一个新的方向发展。广播电视业务通过分类，能够将各个区域进行功能性划分，媒体根据自己所属类型的特点展开更加细致的活动，实现了更加市场化的发展目标。广播电视业务大致可以分为3类，分别是基本业务、增值业务、扩展业务。首先，基本业务就是广播电视节目的基本传播功能，是进行广播电视活动的基础，其次，增值业务主要包括双向和多向的数字化多媒体业务，最后，拓展业务就是用户在进行观看电视节目的同时为其提供的其他服务类型。这3种分类使得媒体对自己的功能和特点有了进一步的了解，能够促进媒体行业和其他行业之间展开对话交流活动，提高媒体的整体水平，带动整个广播电视行业的不断发展。

5结束语

目前，我国广播电视技术已经有了较大的发展，基本能够满足用户的观影需要，但是必须承认的是，广播电视技术还没有实现完全成熟。因此，相关政府部门应该提供一定的政策和资金支持，为电视事业的发展创建一个积极的环境。同时，广播电视节目本身也要配合时代的发展趋势，加强与互联网之间的联系，选择更先进的节目制作方式和传输技术，为用户提供丰富多样的高质量电视节目，促进广播电视事业高质量发展。

参考资料

[1]胡建华.网络数字化广播电视技术的优势分析及发展探讨[J].科技传播，2015（13）：52-53.[2]闫其政.网络数字化时代的广播电视技术发展研究[J].中国新通信，2013（21）：36.[3]郭大治.试分析网络数字化广播电视技术[J].电子技术与软件工程，2015（24）：23.

第三篇：全数字化光学电流传感技术研究

全数字化光学电流传感技术研究

陈锡禹

【摘要】 本文简述了研究全数字化光学电流传感技术的意义，分析了国内外研究现状和研究发展趋势；以及全数字化光学电流传感技术方向目前国内的瓶颈，尚待解决的问题，未来研究的主攻方向。

关键词： 数字化 光学电流 传感技术

1、前言

随着微电子技术、光电技术、通信技术的飞速发展，智能化、数字化和网络化的测试、控制技术迅速在电力系统中得到广泛应用，并深刻改变传统电力系统的运行、维护和管理模式。[1]尤其是光电技术的应用及其与信息技术的结合，使得传统电力系统工业面临一场重大的技术变革。而今的光学电流传感技术的日益发展也对传统电力系统提出了重大挑战。

电流、电压互感器作为电量测量装置，是监测一次设备运行状态的关键，也是二次设备工作的基础。而如今的数字化光学电流传感技术离不开光学电流传感器，即那些利用光学技术直接或间接地对电流换能或测量，从而实现对电流传感的装置。[2]由于光学电流传感器与传统的电磁电流互感器相比具有非常显著的优点而受到越来越广泛的关注。近年来，此领域的研究获得许多进展，有些研究单位已进行了挂网实验，有些研究成果正进入产品转化阶段。[3]但是，我国在此领域的研发、生产和应用方面仍相对滞后,无论在科研、设备、技术、工艺,还是在应用方面都无法与欧、美国家相比。随着我国人民生活水平的不断提高及认识程度的深化，我国对于此类产品的需求会逐步增大，所以，我国开展对此的研究具有重大的社会意义巨大的经济效益。

2、国内外电力系统中光学电流传感技术发展情况

2.1我国光学电流传感技术发展

随着光学电流传感技术的发展，由于实现数字化变电站的要求，我国基于电磁感应原理的传统电磁式互感器暴露出了一系列严重的缺点。[4] 1.电磁感应式互感器的绝缘结构日趋复杂，体积大，造价随电压等级数呈指数关系上升；

2.由于其固有的铁芯会产生磁饱和、铁磁谐振等现象，造成动态范围小、频带窄等；

3.以模拟量输出不能直接与计算机相连，难以满足新一代电力系统自动化、电力数字网等发展需要。[5,6] 与之相对比的光学电流传感器，它涵盖不同的测量原理、方法及测量传输方[7]式。与传统的电磁式互感器相比，它的优点也凸显出来[8]: 1.测量频带宽，测量精度大；

2.动态范围大，可在相当宽的电流范围内保持良好的线性特性； 3.绝缘性能好，可用于传感材料的光学玻璃，传输信号的光纤； 4.无开路导致高压的危险； 5.不含油，没有爆炸危险； 6.受电磁干扰小；

7.体积小，质量轻，结构简单；

8.不含铁芯，没有磁铁共振，没有磁饱和及大电感引起的滞后现象;[9] 9.采用数字接口，通信能力强，可以直接和计算机相连，实现多功能化，智能化，数字化的要求。[10] 如果采用数字接口，通信能力强，对实现数字化电力系统有着重要的意义。由于光电传感器下传的是数字信号，与通信网络容易接口，且避免了信号在传输、储存和处理中的附加误差，提高了系统可靠性。这个特性在强电磁环境中可有效地保证信号的准确性和可靠性。同时，随着微机保护和控制设备的广泛采用，光电互感器可以直接向二次设备提供数字量，不需要保护装置中的变换器和 A/D 采样部分，使设备得到大大的简化。[11] 2.2国外光学电流传感技术发展

国外光电电流互感器的研究始于二十世纪六十年代末和七十年代初，到八十年代和九十年代初OCT己经开始了产品化研究，目前许多大公司己经形成了成套产品。具有关资料统计，到1999年底，大约有2000多台OCT挂网试运行。早在1978年，美国西屋电气公司就研制出用于SOOKV的OCT，其准确度为:比差0.3%、角差士5 ,量程3kA，挂网试运行一年。美国五大电力公司各自在1982年左右成立了OCT专题小组，且研制成功了161kV独立式OCT(1986-1988)。在1989年5月至1992年又成功地研制了最高工作电压为345kV，测量范围为20-2kA，准确等级为0.3级的计量用和保护用OCT，且挂网试运行。1991年6月ABB电力T&D有限公司公布了用于345kV变电站计量和保护的OCT系统，在运行四个月后，与标准CT比较，误差仅0.4‰ 到1994年ABB公司不仅拥有多种电压等级的交流数字光电式OCT，也开发出直流数字式OCT，并在多个地区挂网运行。日本也是较早开始OCT研究的国家之一。日本除研究SOOKV, 1000kV高压计量用OCT外，还进行SOOKV以下直到6600电压等级的GIS用或零序电流、电压光电传感器。东方电气公司和东芝公司合作，1987年8月至1989年3月研制的GIS设备用OCT在制造厂条件下长时间进行试验，运行稳定，试验数据皆符合JGC1201标准，并在1989年末通过试验鉴定。[15]

3、尚待解决的问题以及对未来的展望

与国外相对比，我国的光学电流传感器还有很大的差距。但近些年来光学电流传感器研究取得了可喜的进步，但离实用化，产品化仍然有一定距离。其障碍在于需要克服各种因素引起的系统温度与振动稳定性降低的问题。[12] 目前，已经得到普遍应用的光纤数据通信网络将逐步取代微波、载波等传统通信方式，成为电力系统通信的主干网络，将原来分布的、孤立的各发、变、配、送、用电系统融合为一个整体；光纤传感技术与故障诊断技术的结合为电力主设备的安全可靠运行提供了全新的监测手段，大大提高了电力主设备的运行管理水平；数字化、智能化电子设备和数字继电保护装置的广泛应用，在保持原有功能的基础上，提供了系统功能扩展和集成的良好平台。[13][14]

目前，我国所面临的困难还有“准确测量任何时刻的电流瞬时值”是电流互感器的理想测量品质[15]。广泛使用的铁磁线圈电流互感器，尽管稳态测量精度能[16]够满足 0.2 级的要求，然而短路故障时存在磁路饱和现象，动态测量能力差，是保护装置误动和拒动的主要原因[17]。基于Faraday电磁感应原理的Rogowski线圈电子式电流互感器，不存在磁路饱和现象[18,19]，但其在基本原理上决定了Rogowski线圈电流互感器不能测量稳恒直流，但是对于变化比较缓慢的分量，比如非周期分量，也不能保证测量精度[20]。

目前的研究多集中于测量用光学电流传感器，对线路防护(继电保护)用电流互感器的报告还不多。然而这两种用途的光学电流传感器对电力系统而言都是需要的。故对线路防护用电流互感器的研究亦应加强。

4、参考文献

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第四篇：水利水电工程三维地形建模技术研究论文

摘要：随着我国国民经济的快速发展，水利水电事业的发展生机勃勃，水利水电工程建设与管理也有传统的二维技术向三维技术发展，建立在数字化、可视化、可量测基础上的三维地形已越来越受到各行各业的青睐和关注。本文通过对工程中三维地形建模技术探讨，对满足水利水电工程建设和管理需求具有重要作用。

关键词：水利水电工程；三维地形建模；技术探讨

1、三维地形建模技术概述

三维地形建模技术是通过计算机技术对地貌、地表建筑物、构筑物等进行三维几何重建、提取和修复、使用三维动画进行展示的技术。可通过对遥感影像、地形图、线划图、栅格图等进行综合处理，并结合虚拟现实技术、可视化技术等实现三维地形建模[1]。

2、三维地形建模实现过程

2.1三维地形建模使用到的硬件工具包括数字扫描仪、三维激光扫描仪、全数字摄影测量系统等，通过软件对影像数据进行处理，形成三维地形地貌，提取建筑物模型后，利用人工对异形地面与不规则建筑物进行人工建模。

2.2对于通过航片进行采集和提取的建筑物的顶端的纹理，例如具有标志性的建筑物，利用数码相机进行建筑物的采集。使用数码将采集纹理，要对建筑物进行正直摄影，可以使用分块正直摄影的方法，先分成几张照片，然后在图像处理软件中进行拼接和编辑。

2.3在粘贴纹理的过程中，对建筑物进行多个面的圳铁，可以将整个建筑物的纹理粘贴成一种，然后对于粘贴的效果进行抓取和删除。注意相片的数据，防止数据移除。可以实现在图像处理软件中对建筑物的侧面纹理进行连接，注意前后顺序不要出错，防止纹理电到或者出现侧面纹理的互换等错误。

2.4对于较大范围的异形地面的处理，可以在建模时将高度不同的建筑物进行相应的处理，按照不同的颜色和形状进行分块粘贴，实现逼真的景观效果。

3、三维地形建模的特点

对于三维地形建模的系统的特点的体会，是三维实体建模工具的强大的功能。这种建模工具的三维实体的建模可以按照实际需要进行三维模型的生成。一些常用的软件操作也简单，没有繁复的参数控制，只需要简单的基本图元就可以快速生成复杂的三维实体。另外，在交互式编辑方面，测绘三维建模的系统提供了二维和三维编辑功能，这种数据的编辑功能具有AutoCAD的特点，可以完成分层控制和简单的操作。直观地在三维空间内对物体进行操作，视角也灵活。使用鼠标就iu可以任意地旋转、缩放、平移等等，对空间实体也能够完成整体的操控。第三个特点是三维地形建统可以实现属性的管理和查询与分析。在三维实体的编辑和创建方面进行信息的管理。

4、工程中三维地形建模方法

4.1TIN和Grid模型。TIN方法是将无重复点多额散乱数据点进行三角剖分，使得各个不重叠的三角面形成连续的片网。以此描绘三维地形地貌的表面，考虑到采样密度和分布的不均匀分布，应在内插处理后形成规则的平面分割网络，用于地形地貌表面的建模。

4.2边界表示B-REP模型。通过定义形体的面、环、边、点等进行平面曲线或者是空间曲线位置和形状的建模。

4.3线框模型。利用线框建模的技术将目标空间轮廓上的采样点和特征点进行直线的连接，形成多边形的拼接，最终模拟多边形网络的开挖边界。

4.4序列断面模型。使用传统的地形制图方法进行建模，通过平面图或者剖面图建模。

4.5断面三角网混合模型。通过不同地形界面形成二维剖面，将断层矿体或者侵入体的边界进行赋值，得到每条界线的属性值，然后将相邻的剖面的属性上的三角面片的TIN连接，构成具有特定属性的三维曲面。

4.6多层DEM建模。基于各个底层的界面按照DEM的方法对各个底层进行插值和拟合，根据底层的属性对多层DEM数据进行交叉划分，引入地下空间的特殊数据信息，例如建筑物的点线面等，完成三维空间的完整剖分。工程中数据表达包含了数据结构、三维地形地貌建模基础、水利水电工程区域的三维地形数据等。表达三维实体的数据结构包括了NURBS-TIN-BRep等基于曲面和体元的结构。前者对空间对象的边界进行了表达，后者对空间对象的信息进行了对比分析。不仅对水利水电工程的空间对象的边界、地质条件等进行了设计，也针对地形地貌环境的施工进行了围观属性的可视化技术实现。经过摸索和研究，对于地形地貌的三维测绘建模的非均匀有理结构，结合三角网不规则边界的模型结构进行了混合数据结构的表达。NURBS技术是建立在自由曲线曲面的表示方法，也是唯一的表示方法。对图形和曲线曲面的解析提供了数学统一描述，针对复杂地形的规律性变化进行了NURBS几何建模。可以节约存储空间，简单处理计算机，保证空间唯一性和几何不变性的前提下管理数据库。TIN的模型精度很高，存储的空间按大，可以为NURBS三维数字地形提供中间转换表达方式，这是一种建立在边界面对实体进行定义的有效的体描述的方法，可以实现任意定向的边界面，也可以组织NURBS去免检的拓扑关系，构造出复杂的地形体。形成包括NURBS曲线、曲面、三角形、BREP实体等在内的多种基本几何元素的数据结构，不仅有效表达地形对象的几何形态，也可以实现拓扑空间关系，将相关的地形属性信息和几何对象结合。按照模型精度和数据存储量进行布尔运算，满足水利水电工程地形地貌三维建模和分析的需要[2]。

5、工程中三维地形建模技术

使用NURBS进行三维数字地形的建模，简化为地形地貌形态中的直接和基本的部分，不仅要对整个地形地貌模型进行运算和操作，还要满足存储量小、精度高的图形操作运算要求，建立起实用的三维地形模型。根据目前的TIN模型和规则格网进行的三维数字地形，数据量小但是精度低的传统建模方法以及现在的数量较大精度高的建模方法，都无法真正该满足实际需要。需要引入NURBS技术构建DTM。结合TIN和NURBS-DTM等建模技术，对于复杂地形进行很好地建模。简化后的建模方法包括：处理密度过密或者过稀的等高线，进行加密或者稀疏差值；生成TIN模型，处理GIS环境中的三维DTM,消除等高线数据或者采集信息缺乏造成的细小和狭长的三角形，使得TIN模型的精度变高；对于TIN模型进行数据转换，得到GIS环境下的NURBS处理系统的mesh数据曲线保证三角形不会丢失或者变化；获取NURBS的控制点，按照u或者v的方向进行等间距的提取，或者足够多的分布均匀的轮廓线并进行离散化处理；拟合NURBS地形曲面，根据NURBS算法设计出函数，对于地形控制曲面进行重新拟合；利用布尔操作运算获得区域地形轮廓体的模型[3]。

6、结语

水利水电工程三维地形建模方法着力于从二维向三维动态转化的过程，使用NUBRS、TIN、Brep建构了面向水利水电工程三维建模的混合数据结构，解决了水利水电工程复杂地形信息存储量大和精度要求高的矛盾，确保了模型解释真实情况的功能，快速耦合数据，实现了模型的及时更新。

参考文献：

[1]万云辉,李小帅,钱富运等.三维勘测设计技术在水利水电工程中的应用研究[J].长江科学院院报,2015,(7):137-142

[2]张永光,刘豪杰,尹小磊等.点云数据多站拼接在水利工程测绘中的应用[J].华北水利水电学院学报,2013,34(3):74-77.[3]徐锐,康慨,王陆军等.RIEGLVZ-4000三维激光扫描仪在水利水电工程地形测绘中的应用[J].地矿测绘,2015,31(1):38-40.

第五篇：第三课：3ds max复合建模(布尔运算和放样)

第三课：复合建模（布尔运算和放样）

一、布尔运算：

定义：先使两个模型重叠一部分，就可以求出这两个模型的差集、交集与并集这种方式叫做布尔运算。

1、三维物体：（创建面板—复合对象—布尔）

并集、交集、差集A-B、例子： 房子门、窗

2、超级布尔运算：

例子：烟灰缸

3、线的布尔运算：

例子：钥匙

二、放样

定义：先绘出一个物体的横截面图形，再绘绘制这个横截面图形所穿越的路径曲线，就可以计算出这个物体的形状，这种建模方法叫做放样建模。

创建面板—几何体—复合物体—放样

1、放样的一般操作：①获取图形、② 获取路径杯子

2、放样的修改：①修改图形 ②修改路径例子：楼梯

3、放样的变形：①缩放②扭转③倾斜例子：牙膏、4、多截面放样的操作及修改：例子：餐桌，螺丝刀

5、放样的图形的“居左、居中、居右”。例子：石膏线

三、知识点：

视图控制区快捷键：

Alt+Z ————— 缩放视图工具

Z————最大化显示全部视图，或所选物体

Ctrl+W ———— 区域缩放

Ctrl +P ———— 抓手工具，移动视图

Ctrl+R ———— 视图旋转

Alt+W ———— 单屏显示当前视图