DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 3. 雾霾的气候特征 3.1. 雾霾的空间分布 雾霾天气的出现有局地性特征，有的地方容易出现雾霾天气，有的地方则较少出现。近70年来各个 Table 1 Selected sites of Fog analysis and haze year average days (unit: d 代表站 雾 霾 雾霾 邵阳市 28.2 10.6 38.8 洞口 9.1 29.0 38.1 隆回 24.5 5.8 30.3 邵东 21.2 11.8 33.0 新邵 26.7 18.1 44.8 邵阳县 31.2 8.5 39.7 绥宁 33.7 3.6 37.3 城步 6.3 49.0 55.3 武冈 25.2 30.3 55.2 新宁 20.9 4.3 25.2 平均 22.7 17.1 3 表1. 大雾分析所选站点和雾霾年平均天数(单位：天) 站对应的年平均出现雾、霾、雾霾日数的统计表明(图1)：全市年平均雾霾日数为39.8 d，小于30 d的只有新宁一个站，占总站点的10%，年平均雾霾日数在30~40 d的站点有6个，占总站点的60%，年平均雾霾日数在40~60天的站点有3个，它们是城步、武冈、新邵，占总站点的30% (图1(a))。大雾天气的空间分布总的特点是：山区多于丘陵，向南开口的V字型山地多于丘陵和平地(图1(b))。 3.2. 雾霾日数的年际变化特点 根据邵阳地区10个气象观测站的年平均雾霾日数年际变化图(图2)1951~2017年67年来总趋势为：50~70年代略有减少；70~90年代略有上升，年际变化大；1991~~2000年呈略有减少趋势，2001年开始又呈上升趋势。具体表现为20世纪60年代大雾日数略呈减少趋势，且年际变化大，70年代开始呈稳步下降趋势，80年代略有上升，90年代再次明显下降，至2000年的十年，基本维持在22天左右，2001年以后稳步上升到24天左右，2013年开始达26天以上。 图1. (a) 邵阳市1951~2017年雾分布；(b) 邵阳市1951~2017年雾霾分布 图2. 1951~2017年邵阳10个代表站雾、霾、雾霾平均 3.3. 雾霾的季、月分布 由于雾的形成主要是空气中的水汽达到饱和或接近饱和，在凝结核上凝结而成。所以大雾天气的出现需要有一定的温湿条件。对于某一站点来说，由于不同的季节和月份具有不同的温湿特征和大气环流形势，所以大雾天气日数在不同的季节和月份也有所不同。从各站逐月累积大雾日数柱形图(图3)中可以看到，邵阳大部分县、市大雾主要集中在冬半年，尤其是11月到1月，其次是3月到4月。由于冬季夜间地面辐射冷却，使空气达到饱和而形成大雾天气，所以大雾多发生在黑夜最长、气温最低的11月到1月，在气温最高的7、8月，大部分地区历年平均不足一天。绥宁站在大雾多发时段(前一年11月~4月)和其他站差别不大，但6~9月却明显偏多，7、8月更成为大雾高发时段，1951年至2017年7、8两个月雾日累积天数高达882 d之多。多发时段出现在气温最高的两个月，和其他地区完全相反，应和该站特殊地形有关。该站处于南岭山脉和雪峰山脉交界处的低洼地带，两边是高山，中间有一条小河，夏季西南季风沿低洼地带向东北运动，暖湿气流受地形收缩抬升，更易凝结形成平流大雾天气。 3.4. 大雾日变化特点 大雾有明显的日变化特点，我国内陆以夜间大雾为主。由于邵阳部分测站夜间不进行气象观测，所以选用夜间进行观测的邵阳市国家基本气象观测站资料来分析大雾的日变化。根据邵阳市1951年至2017年累年逐时雾变化分析，一天之中24小时都有大雾，凌晨2:00时至上午9:30时是大雾存在的主要时段，其中凌晨5时至早晨8:00时频率最高，10时以后，迅速减少，白天13时至23时频率最低。从以上可见大雾主要集中在凌晨2时~上午10时，在凌晨开始发展，清晨加强。在日出后1~2 h之内，由于近地层温度还在继续下降，再加上地面蒸发及微弱的湍流交换，大雾并未立即消散，其后随着大气升温，才逐渐消散或者抬升变成碎层云。 3.5. 雾的极值 以邵阳国家基本站为例，一月内雾日最多的为2003年1月，达10次；最长一次连续性大雾天气是1996年12月20日至27日，连续8天出现雾；雾生时刻最早的一场雾是1996年12月31日，22时48分产生雾；雾生时刻最晚的一场雾是1989年1月18日，４时26分产生雾；雾消时刻最晚、持续时间最长的雾是2005年1月15日，0点15分产生雾，13点38分消散，雾现象持续13小时23分，最强的一次浓雾是2014年1月31日(春节)早晨，6:10开始形成大雾，7:20~8:40能见度只有0.0，行车、走路非常困难，当天大雾持续时间4小时25分。 图3. 1951年至2017年邵阳各站逐月平均大雾日数
system: [SYSTEM]

user: 4. 大雾的边界层结构特征 邵阳地区发生大范围大雾时，垂直结构上，具有稳定层结、低空逆温、上干下湿的特点。 4.1. 逆温层 低层大气在夜间地面辐射冷却作用下出现降温，导致近地层大气逆温层结的建立，同时，逆温层结的建立又抑制了水汽向上扩散，有利于近地层保持潮湿，使得大雾天气持续发展。通过对典型的大雾天气过程分析，我们发现，大雾天气主要出现在逆温层的下部，逆温层的存在抑制了对流的发展，为雾天气的形成提供了非常有利的稳定层结条件。大雾出现时，低空有明显的逆温层，一般位于地面−850 hPa附近，有时会出现双层逆温，低层逆温位于850 hPa附近或以下，上层逆温位于700 hPa附近。当逆温层破坏后，雾就消散.统计发现66.5%的大雾出现时有逆温层。 4.2. 湿度的垂直分布 近地面湿度大，在地面至850 hPa附近有一个相对湿度大于80%的湿层存在；干层位于700~500 hPa附近，相对湿度由地面的80%以上剧减至40%以下，从湿层至干层具有较大的递减率。邵阳地区发生大范围大雾时，垂直结构上，具有稳定层结、低空逆温、上干下湿的特点。分析各种类型雾温度、湿度的垂直分布发现，出雾时大气的温湿垂直分布相似，从地面到850 Pa为等温或逆温，该层湿度很大，接近饱和。
system: [SYSTEM]

user: 5. 大雾的气象要素变化和天气形势特点 5.1. 风的变化特点 一般认为，贴近地面的微风是辐射雾的重要特征之一，这是由于近地面微风起到加强湍流活动和加快水汽交换的作用。微风(1~3 m −1 )或者静风是形成一定厚度和大雾的有利条件。统计雾日的风速可知，雾日出现时静风的概率为52%，风速小于等于3 m∙s −1 的概率超过95%。 5.2. 相对湿度的变化特点 近地面层空气处于准饱和状态对大雾形成至关重要。相对湿度是反映空气潮湿程度的一个物理量，相对湿度越大，空气越潮湿，在有利条件下形成雾的可能性就越大；反之，空气越干燥，形成雾的可能性也就越小。 5.3. 温度的变化特点 温度是形成雾的必要条件之一，最常出现雾的地温范围为15℃~21℃，其中18℃时雾出现的频率达到峰值 [ 17 ] 。从邵阳67年地温月平均值分布可知，11月至翌年4月地温条件有利于雾的出现，3月平均地温为17.9℃，最有利于雾的出现。气温的变化范围在各个季节不同，气温范围大，但在平均气温较低的月份，更有利形成大雾天气。 5.4. 地面和高空天气形势特点 在普查的300次区域性大雾天气过程中，我们发现形成大雾的地面天气形势类型主要分为4种形势，其中均压场型35.2%、冷高压底部型30.5%、冷高压后部型28.4%、锋面型5.2%。高空500 hPa一般为偏西西北气流控制，700 hPa及850 hPa为西北气流或高压环流。
system: [SYSTEM]

user: 6. 雾霾天气的预报着眼点 根据上述对雾的形成原因和条件分析，我们得出雾霾天气的预报着眼点： 1) 当日08时高空500 hPa为偏西或西北气流控制，低层700 hPa及850 hPa为西北气流或高压环流，850 hPa以下，风场较弱，地面受高压前部弱气压场控制，风力较小，平均风速不超过2 m −1 ，有利于大雾天气的发生发展及维持。 2) 晴朗少云的夜晚或清晨，地面有效辐射强，散热迅速，同时近地面气层降温也迅速，有利于水汽凝结，当低空有辐射逆温形成时，近地层大气逆温层结的建立使大气层结变得非常稳定，有利于近地面气层大量雾滴聚积于逆温层下而形成辐射雾。 3)当天出现雨雪天气过程转晴后，蒸发使得近地面有充足的水汽来源，形成明显的水汽饱和，近地面层相对湿度达85%~100%的近饱和状态，700 hPa湿度减小到10%。 4) 各种数值预报未来低层有逆温层出现时，低层的降温有利于水汽的凝结，而中高层有较小的降温(甚至升温)在中低层上形成一个“暖盖”，使得低层水汽达到饱和，易产生大雾。 当具备充足的水汽条件和稳定的大气逆温层结时，加上有利的高低空环流形势，就可预报未来有大雾天气的发生；当这种形势稳定维持时，大雾天气将持续存在。
system: [SYSTEM]

user: 7. 小结 大雾天气发生在近地面，相对湿度以及微风的气象条件下，高湿、较低的温度、风力小和等温或逆温层的存在是产生大雾天气的必备条件。通过对邵阳300次区域性大雾天气过程统计分析，我们得到大雾的以下气候特征和预报方法： 1) 邵阳地区年平均雾霾日为39.8 d，冬季最多，春、秋季次之，夏季最少。雾生时刻主要在03~07时之间，雾消时刻主要在09时以前。邵阳地区大雾具有空间分布不均的特点，向南开口的V型山体南面的低洼地带较山脉北侧和盆地更易形成大雾。 2) 邵阳市大雾有明显的日变化，以辐射雾为主，多数集中在凌晨3时至上午10时；生成时间主要集中在5~7时，消散时间主要集中在8~10时，冬半年出现早，消散晚，夏半年出现晚消散早。 3) 邵阳地区发生大雾时，低层相对湿度在90%以上，风速3 m∙s −1 以下，温度露点差在0℃~0.9℃。 4) 当具备充足的水汽条件和稳定的大气逆温层结时，加上有利的高低空环流形势，就可预报未来24小时内，有大雾天气的发生；当这种形势稳定维持时，大雾天气将持续存在。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 采用气候倾向率方法，对定陶1970~2015年年、季节、月日照时数序列随时间变化的线性趋势以及对日照有影响的总云量、低云量、相对湿度和雾日数等资料进行了统计分析，结果表明：近46年定陶日照时数年、年代际、季节、月变化均呈显著减少趋势，年日照时数气候变化倾向率为−110.7 h/10a。最高值为2631.1 h，出现在1976年，最低值为1891.5 h，出现在2003年，极值差为739.6 h。年日照百分率倾向率为−2.619/10a，季节日照时数存在明显的差异性，季节间日照时数平均值排列为夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季，春季变化最小，夏季变化最大。月平均日照时数变化特征为低－高－低，其中5月的日平均日照时数最高，为8.1 h， 2月最低，为4.9 h，极值差为3.2 h。4、5、6月的日平均日照时数较高，7、8、9月逐渐减少。各月日平均日照时数变化趋势存在很大差异，其中1月减少的最多，3月减少的最少。污染物、气溶胶浓度的增加，云量、相对湿度、雾日数的增多，年平均风速的减小、是影响定陶日照时数减少的重要气候因子。云量、相对湿度、雾日数与日照时数存在明显的负相关，年平均风速与日照时数存在正相关。 关键词 :日照时数，气候倾向率，影响因子 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 全球气候变暖已成为一个不争的事实，政府间气候变化专门委员会IPCC第4次评估报告指出，过去的100年(1906~2005年)全球地表平均气温升高了0.74℃ [ 1 ] 。气候变化会引起大气物理结构和化学结构的变化，进而影响太阳辐射能量的变化。太阳辐射是引起大气环流、气候变化的重要原因，日照时数表征的是一天内太阳实际照射某地的时数，是气候变化的主要气象要因素之一，因此对日照时数的研究就显得尤为重要。据研究表明，山东各地的日照时数呈现逐年减少趋势。菏泽市日照时数平均每10年减少121.66 h [ 2 ] ；泰安市日照时数减少幅度为78 h/10a [ 3 ] ；潍坊市日照时数减少速率为97.04 h/10a [ 4 ] ；聊城市日照时数减少幅度为18.1 h/a [ 5 ] ；莱州市的日照时数减少速率为34.93 h/10a [ 6 ] 。了解日照时数的变化特征、变化趋势，对于合理进行农业生产布局，调整种植结构，促进农业增产具有现实意义，同时还为太阳能开发利用提供科学依据。
system: [SYSTEM]

user: 2. 资料来源与方法 选取定陶1970~2015年的日照时数资料，统计出月、季、年日照时数的时间序列，运用线性气倾向率方法，分析定陶近46年日照时数序列随时间变化的线性趋势。
system: [SYSTEM]

user: 3. 日照时数变化特征 3.1. 年日照时数变化 按气候平均值统计，年平均日照时数为2315.0 h。由图1可知，定陶1970~2015年日照时数变化趋势图呈明显下降趋势，倾向率为–110.7 h/10a。最高值为2631.1 h，出现在1976年，最低值为1891.5 h，出现在2003年，极值差为739.6 h。按年代价划分，20世纪70年代偏多251.3 h，80年代偏多45.2 h，90年代偏少11.1 h，21世纪00年代偏少218.0 h，2010~2015年偏少112.1 h。 3.2. 年日照百分率变化 按气候平均值统计，定陶年平均日照百分率为52%。由图2可知，定陶1970~2015年日照百分率呈下降趋势，倾向率为–2.619 h/10a。最高值为61%，出现在1978年，最低值为43%，出现在2003年，极值差为18%。按年代价划分，20世纪70年代偏多6%，80年代偏多2%，90年代偏少与多年平均值持平，21世纪00年代偏少5%，2010~2015年偏少2%。 3.3. 季日照时数变化 按照气候学划分3~5月为春季、6~8月为夏季、9~11月为秋季、12月~翌年2月为冬季。 图1. 定陶1970~2015年日照时数年变化曲线 图2. 定陶1970~2015年日照百分率变化曲线 由图3可知，定陶季节日照时数存在明显的差异性，季节间日照时数平均值排列为夏季 > 春季 >秋季 > 冬季，春、夏、秋、冬季节变化倾向率均为负值，与年变化倾向率相似，呈减少趋势。其中，春季变化最小，夏季变化最大。平均每年日照时数变化为：春季减少0.80 h/a，占全年较少时数的7.1%；夏季减少4.18 h/a，占全年较少时数的38%；秋季减少3.71 h/a，占全年较少时数的33.5%；冬季减少2.37 h/a，占全年较少时数的21.4%。 图3. 定陶1970~2015年日照时数季节变化曲线 3.4. 月日照时数变化 为能准确地显示日照时数的月变化特征，消除不同月份日数不同而对每月多年平均日照时数的影响，统计了每月日照时数日平均值（图略)。各月平均日照时数变化为低一高一低，其中5月的日平均日照时数最高，为8.1 h，2月最低，为4.9 h，极值差为3.2 h。4、5、6月的日平均日照时数较高，7、8、9月逐渐减少，主要因为这段时期受副热带高压影响频繁，多对流天气，降水日数、云量、相对湿度增加，使日照减少。 从气候变化趋势来看，1~12月均呈下降趋势，但各月日平均日照时数变化趋势存在很大差异，1~12月气候倾向率分别为：–9.8786，–0.7503，–0.1187，–0.138，–0.5423，–1.3888，–1.2215，–1.5744，–1.5132，–1.0473，–1.154，–0.6337 h/a。其中1月日照时数减少的最多，46年较少456.4 h，3月减少的最少，46年较少5.46 h。
system: [SYSTEM]

user: 4. 影响日照时数变化的因子分析 影响日照时数变化的气候因子很多，其中，云量、风速、相对湿度、能见度等是影响日照时数的重要因子，影响能见度的天气现象如雾、扬沙等是与大气中水汽含量和气溶胶量值较为密切的因子。为了研究定陶日照与气象影响因子的关系，选取定陶同期的云量、雾日数、风速等因子，来分析其与定陶日照的关系（图略)。 通过分析，定陶近46年相对湿度、云量、风速等都出现显著变化。其中，低云量的倾向率为1.132成/10a，总云量的倾向率为4.285成/10a，相对湿度的倾向率为1.27%/10a，年平均风速的倾向率为–1.107 m/s/10a，雾日数的倾向率为3.126 h/10a，浮尘日数的倾向率为0.053 h/10a。云量、相对湿度、雾日数与日照时数存在明显的负相关，随着云量增加、相对湿度增大、年雾日数增多，日照时数减少。年平均风速与日照时数存在正相关，随着风速减小，日照时数减少，这是因为随着风速减小，空气中的污染物不易扩散，使近地面层气溶胶密度增大，空气透明度下降，进而影响日照时数减少。 随着城市快速发展，工业废气、汽车尾气的大量排放，这些人为污染增加了对流层大气气溶胶的浓度，气溶胶对云降水形成的物理过程，云的光学特性和气候都有很大的影响 [ 7 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 1) 定陶日照时数年、年代际、季节、月变化均呈显著减少趋势，气候变化倾向率为–110.7 h/10a。最高值为2631.1 h，出现在1976年，最低值为1891.5 h，出现在2003年，极值差为739.6 h。 2) 定陶季节日照时数存在明显的差异性，季节间日照时数平均值排列为夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季，春季变化最小，夏季变化最大。 3) 月平均日照时数变化表现特征为低一高一低，其中5月的日平均日照时数最高，为8.1 h，2月最低，为4.9 h，极值差为3.2 h。各月日平均日照时数变化趋势存在很大差异，其中1月减少的最多，3月减少的最少。 4) 污染物、气溶胶浓度的增加，云量、相对湿度、雾日数的增多，年平均风速的减小、是影响定陶日照时数减少的重要气候因子。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输特性受电源频率f、两线圈之间的互感M和负载R L 的影响，且传输功率在强耦合区存在频率分裂现象。本文研究线圈半径对系统的传输特性的影响，对比分析了两种不同线圈半径情况下系统随电源频率变化的功率传输特性和随距离变化的效率特性。并通过实验验证，得到结论：在谐振线圈电感不变的情况下，线圈半径更大的谐振线圈具有更远的有效传输距离(临界耦合距离)；在电源频率恒定为线圈固有自谐振频率时，随着传输距离的增大，系统传输功率均先增大后减小，而系统的效率随距离的增大而单调减小，且在相同效率时线圈半径更大的系统能够达到更远的传输距离。 关键词 :磁耦合谐振，无线电能传输，线圈半径，功率特性，效率特性 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着材料学、电磁学、电力电子器件和现代控制技术的发展，无线电能传输(wireless power transfer， WPT)已经步入人们的生活。传统电能是通过插孔、导线、插头等接触器的连接进行传输，由于导线的磨损、损坏、老化、外漏与摩擦，很容易产生电击、电火花现象，不仅导致供电可靠性、安全性下降，而且大大降低电气设备的使用寿命。在油田开采、矿井等特殊领域，不良的导线连接会增大接触电阻，导致线路温度升高，导线因摩擦极易产生电火花，从而引起爆炸，造成严重的损失 [ 1 ] 。 无线电能传输没有导线相互连接，即用电设备以非接触方式从固定电网获取电能，是一种安全、可靠的能量传输形式 [ 2 ] 。无线电能传输不仅能避免导线插拔、断路等弊处；还能在保证电能稳定可靠的基础上，解决房屋导线杂乱、插孔破坏装饰等问题，使得人们生活更加美观便利高效。因此无线电能传输技术被列为“10大引领未来的科学技术”之一。无线电能传输是实现能源方便便捷、高效利用的重要途径，在电动汽车充电 [ 3 ] 、航空航天器供能、便携式移动设备充电、医疗器械设备供电和煤矿油田开采、能源化工、水下作业等特殊领域具有广阔的应用前景，对磁耦合理论的发展和充电技术具有重要的应用和研究价值 [ 4 ] 。 2007年美国麻省理工学院(MIT)的Marin Soljacic教授课题组提出了磁耦合谐振式无线电能传输理论，并在传输距离为2 m时点亮60 W的灯泡 [ 5 ] 。磁耦合谐振式无线电能传输具有传输效率高、传输距离远、传输功率大以及对介质依赖性小等优点 [ 6 ] ，为无线电能中等传输距离的研究指明了方向，因此磁耦合谐振式无线电能传输技术的研究立即受到世界各国科研学者的关注。 该项技术的深入研究分析可以为其扩大在多个领域内的实际应用范围提供理论基础的支持。随着该技术越来越深入的研究，其实用价值日益增加，人们已将该技术应用到了各种便携式的移动设备装置中。相信在不久以后，无线电能传输技术必将广泛应用到工业、民用和医疗等各类场所，且具有极大的市场应用价值。
system: [SYSTEM]

user: 2. 系统模型和理论分析 2.1. 系统模型 本文所研究的磁耦合谐振式无线电能传输的系统结构简化电路模型如图1所示。系统由两个具有相同谐振频率的LC串联谐振回路组成，考虑到逆变电路的开关损耗，电源具有内阻R 0 ；由于具有相同的谐振频率，设发射线圈和接收线圈具有相同的电容、电感和电阻，即C S = C D ，L S = L D ，R S = R D ；设接收线圈所接负载为R L 。 2.2. 理论分析 本节利用电路理论对所研究的磁耦合谐振式无线电能传输系统的功率传输特性和效率特性进行分析，分析线圈半径对磁耦合谐振式无线电能传输的影响 [ 7 ] 。 2.2.1. 系统功率传输特性 利用KVL定律，得到发射线圈和接收线圈中的电流分别为 { I ˙ 1 = ( R D + R L + j X D ) V ˙ S ( R 2 + j X D ) ( R 1 + j X S ) + ( ω M ) 2 I ˙ 2 = j ω M V ˙ S ( R 2 + j X D ) ( R 1 + j X S ) + ( ω M ) 2 (1) 式中， X S = ω L S − 1 ω C S ， X D = ω L D − 1 ω C D ， 且： X D = X S = X ， R 1 = R S + R 0 ， R 2 = R D + R L ， R S = R D = l 4 π a μ 0 ω 2 σ ， M为发射和接收线圈之间的互感。 P L o a d = | I ˙ 2 | 2 R L = | j ω M V ˙ S ( R 2 + j X ) ( R 1 + j X ) + ( ω M ) 2 | 2 R L (2) 对于同轴平行放置的两线圈，线圈半径分别为r 1 和r 2 ，匝数分别为n 1 和n 2 ，轴向距离为D，它们之间的互感为 图1. 磁耦合谐振无线电能传输系统简化模型 M = μ 0 n 1 n 2 ⋅ r 1 ⋅ r 2 ⋅ b ⋅ ∫ 0 π 2 2 sin 2 θ − 1 1 − b 2 sin 2 θ d θ (3) 式中， b = 4 r 1 ⋅ r 2 ( r 1 + r 2 ) 2 + D 2 。 由该式可知，对于两同轴放置的线圈，互感M与两线圈之间的轴向距离D、线圈匝数n 1 、n 2 以及线圈半径r 1 、r 2 有关。 对于具有对称结构，即电路参数相同的发射和接受线圈，系统满足 n 1 = n 2 = n ， r 1 = r 2 = r ，即可将互感M的表达式简化为 M = μ 0 n 2 r ⋅ 4 r 2 4 r 2 + D 2 ⋅ ∫ 0 π 2 2 sin 2 θ − 1 1 − 4 r 2 4 r 2 + D 2 sin 2 θ d θ (4) 由图1所示的等效电路模型可知，当R L = R S ，即满足阻抗匹配时，该二端口网络实现最大功率传输。所研究的两种线圈半径情况下，输出功率P Load 关于电源角频率ω和谐振线圈轴向距离D的关系曲面分别如图2(a)和图2(b)所示。 由图2可以看出，磁耦合谐振式无线电能传输系统的输出功率在强耦合区，即临界耦合距离内发生频率分裂现象。且在强耦合区内任一传输距离处，系统均在分裂谐振频率处达到最大传输功率，且当系统阻抗匹配，即R S = R L 时，所能达到的最大输出功率保持不变。由于线圈电阻存在少许差异，系统所能达到的最大输出功率分别为59 W和56 W [ 8 ] 。系统在临界耦合距离处满足条件 ω M R = 1 (5) 结合式(4)可以得到临界耦合距离D 0 由线圈半径r，线圈匝数n，线圈导线截面圆半径a和电源频率f共同决定。 2.2.2. 系统效率特性 系统效率为 图2. P Load 、ω、D关系曲面图 η = P L P T o t a l = | I ˙ 2 | 2 R L | I ˙ 1 | 2 ( R 0 + R S ) + | I ˙ 2 | 2 ( R D + R L ) = ( ω M ) 2 R L [ ( R D + R L ) 2 + X D 2 ] ( R 0 + R S ) + ( ω M ) 2 ( R D + R L ) = ( ω M ) 2 R L ( R 2 2 + X 2 ) R 1 + ( ω M ) 2 R 2 (6) 式中， M = μ 0 n 2 r ⋅ 4 r 2 4 r 2 + D 2 ⋅ ∫ 0 π 2 2 sin 2 θ − 1 1 − 4 r 2 4 r 2 + D 2 sin 2 θ d θ 由式(6)可以看出η是关于X和D的表达式，其所对应两种线圈半径情况下的曲面图如图3所示。 由图3可以看出，磁耦合谐振式系统效率在固有谐振频率处达到最大值。考虑到两线圈电阻的差异，系统所能达到的最大效率分别达93%和90%。
system: [SYSTEM]

user: 3. 线圈半径对磁耦合谐振式无线电能传输特性的影响 本文对100 mm和180 mm两种线圈半径情况下的磁耦合谐振式无线电能传输特性进行分析，通过改变其匝数以保持它们的感量相当。利用有限元软件计算得它们在相同电感情况下的线圈匝数分别为9匝和6匝。分析线圈半径对输出功率的频率特性和系统效率的距离特性的影响 [ 9 ] 。 3.1. 线圈半径r对传输系统两线圈间互感M的影响 利用有限元软件计算得到两同轴平行线圈间的互感随距离的变化曲线大致如图4所示。 由图4可以看出： 1) 线圈半径r对两线圈间的互感影响很大。在距离不变的情况下，线圈间的互感随线圈半径的增大而增大； 2) 随着距离的增大，线圈间的互感均单调减小。从而得到线圈半径r和传输距离D是影响系统互感的主要因素，这亦可从式(4)中看出。 图3. P Load 、ω、D关系曲面图 图4. 两线圈间互感随距离的关系 3.2. 线圈半径r对系统输出功率的频率特性的影响 由式(2)可得，当电源频率固定为线圈自然谐振频率时，归一化的输出功率随距离的变化规律如图5所示。此外，还可由式(2)得出，在不同传输距离时，所研究两种线圈半径情况下的谐振线圈所对应的归一化输出功率随频率的变化曲线如图6所示。 由图5可知，对于所研究的磁耦合谐振系统，系统分别在0.16 m和0.255 m处达到临界耦合状态。结合式(5)可知，在发射和接收线圈参数已经确定的情况下，系统的有效传输距离主要由线圈半径r决定。对照图4可知，当电源频率为905 kHz时，100 mm和180 mm两种线圈半径情况下系统的临界耦合距离所对应的互感均在1.8~1.9 μH左右，与式(5)所得结果一致。结合式(4)，当谐振系统已经确定，即线圈匝数n和临界耦合状态时的互感M一定的情况下，随着线圈半径r的增大，为了维持等式两边相等，最大功率的有效传输距离也将不断增大，即谐振系统的有效传输距离随线圈半径的增大而增大。 由图6(a)和图6(b)可知：1、当谐振系统处于强耦合区，即传输距离小于临界耦合距离时，系统将发生频率分裂现象；2、系统的分裂频率均在临界耦合点汇合，此时的系统谐振频率为线圈自然谐振频率，且输出功率最大不变；3、当系统处于弱耦合区时，系统不发生频率分裂现象，系统输出功率在自然谐振频率处达到最大值，且随传输距离的最大而急剧下降；4、谐振系统的临界耦合距离，即有效传输距离随线圈半径的增大而增大。 由图7可知，半径分别为100 mm和180 mm的线圈分别相距140 mm和250 mm时的发射和接收线圈周围所感应磁场分布利用有限元软件计算得到100 mm和180 mm两种线圈半径情况下，系统处于临界耦合状态时，发射线圈和接收线圈周围所感应磁场的分布情况分别如图7(s)和(b)所示。从而得到理论分析结果与有限元计算结果的一致性。 3.3. 线圈半径r对系统效率的距离特性的影响 固定电源频率为线圈自然谐振频率，改变系统传输距离D，得到不同线圈半径情况下，系统效率的理论计算结果和有限元仿真结果随传输距离的变化曲线如图8所示。 由图8可以看出： 1) 理论计算结果与有限元瞬态仿真结果具有完全一致性，从而验证了理论分析的正确性； 2) 随着传输距离的最大，系统效率均单z减小，且在同等传输距离的情况下，线圈半径较大的传输系统具有较大的效率； 3) 在同等传输效率情况下，线圈半径较大的传输具有更远传输距离的能力。 图5. 归一化的输出功率随距离的变化规律 图6. 归一化的输出功率随距离的变化规律 图7. 感应磁场分布
system: [SYSTEM]

user: 4. 实验分析 基于本文的研究方向，即在谐振线圈电感不变的情况下，线圈半径不同的谐振线圈对有效传输距离的影响，搭建了如图9所示的实验装置。 得到了如图10所示的实验波形。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 由图10可知：线圈半径分别在5 cm、10 cm、15 cm、20 cm四种情况下，负载上接收到的电压在20 cm、 图8. 系统效率随传输距离的变化曲线 图9. 实验装置 图10. 实验波形 45 cm、60 cm、75 cm的距离处开始显著下降；在20 cm、45 cm、60 cm、75 cm的距离处负载上接收到的电压分别为最大值的 85%、85%、90%、85%。图中存在一定的误差主要是线圈手工绕制和忽略辐射损耗造成的，因此可以证明有效传输距离与线圈半径成正比。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 近年来我国深入电价改革，已有多个省份开展了输配电价改革试点工作。电价改革后，政府通过核定输配电价，加强对电网企业的监管和成本约束，提高了对电网经济性的要求，改变了电网企业的盈利方式。为了应对电价改革而带来的影响，根据《办法2016》中输配电价的计算方法和定价机制，建立输配电价模型，从投资规模、结构、时序三个方面分析了电价改革对电网投资的影响，并提出了应对策略。 关键词 :电价改革，电网投资，投资规模，投资结构，投资时序 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 近年来，随着《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(以下简称《电改9号文》)、《输配电定价成本监审办法(试行)》(以下简称《办法2016》)等文件的下发，我国已经在多个省份开展了试点工作。新的输配电价按照不同电压等级核定输配电价，并且把“准许成本加合理收益”作为新的定价原则 [ 1 ] 。与国家电网公司过去采用购销差价的盈利模式不同，在电价改革的形势下，政府担当了输配电价核定的角色，电网企业收取核定后的输配电价 [ 2 ] ，这将加大对电网企业的成本约束进而大大提高对电网经济性的要求 [ 3 ] 。 电价改革将会给电网公司带来诸多不确定的因素，如电网规划和投资收益等 [ 4 ] [ 5 ] 。同时，政府相关部门将对电网公司的有效资产范围进行明确、细致的划分，进一步确定新的输配电价。所以，讨论电价改革条件下电网投资策略对电网企业的发展十分迫切。 电网投资关系到能源安全和国计民生，对经济社会发展有一定的带动作用，是电网向精益化转变的关键环节 [ 6 ] 。本文根据《办法2016》中输配电价模型，从投资规模、投资结构、投资时序三个方面提出了投资策略，引导电网企业合理投资。
system: [SYSTEM]

user: 2. 电价改革对电网投资规模的影响及应对策略 2.1. 投资规模模型的建立 电价改革后，监管部门将核定电网企业投资规模，监管政策会对投资提出进一步的规范性要求，准确调控电网企业的投资规模 [ 7 ] [ 8 ] 。在监管周期之内，对于低于规划投资额的投资，其所对应的准许收入扣除70%，当高于规划投资额时，却不再上调 [ 9 ] 。为了调节投资规模中的差额，引入不平衡账户 [ 10 ] 。 依据《办法2016》，省级电网输配电价模型为： P t = I t Q t (1) 式(1)中， P t 和 I t 为第t年的输配电价和准许收入， Q t 为监管周期中预测的第t年用电量。 经政府部门审批后的 I t 和 Q t 核准了 P t ，此时电网企业的实际收入 I s 将只与实际售电量 Q s 有关，如果 Q s > Q t ，那么 。 I s 与 I t 的差额表示为 Δ I = ( Q s − Q t ) P t 。依据相关政策，如果 | Δ I / I | 超过了6%(如深圳将平衡账户的数值设置为6%)，将触发平衡账户之后的调价机制 [ 11 ] 。因为 I t = P t Q t ，所以调价机制的启动条件为： | ( Q s − Q t ) P t P t Q t | = | Q s Q t − 1 | ≥ 6 % (2) 从(2)式中可以看出， Q s 和 Q t 并不相同， Q s / Q t 的值在 [ 0.94 ， 1.06 ] 之间变动，启动平衡账户。若 Q s / Q t 不在此区间，则需相应的调价机制对输配电价进行调节。因为 Q t 是一个变量，所以电量增长率 Q g 超出 [ Q g − 6 % ， Q g + 6 % ] 的变动就需要启动调价机制。其中，电量增长率参数反映了市场需求，是针对于启动平衡账户和调价机制的首要关注点。 2.2. 对策建议 根据以上模型的分析结果，提出以下建议： 第一，关注实时电量。在不计提电价约束的情况下，为了保证供电的安全性、可靠性和供电质量，有效资产的增长应和电量的增长相适应，即加大对大工业和一般工商业大额用电地区的关注力度，实时获取季度性用电量的规律，准确把握年限之间基础用电量的增长速度，进而精准把握投资规模和方向。 第二，重视潜在投资。根据参数属性出发，核定的准许收入 与预测电量 达到期望目标电价时，可有效激励引导外部投资和企业内部控制成本，即电量不可能一直处于上升状态，国家和电网公司都希望电价保持稳定增长，那么在一个阶段内电价达到目标电价时，电网企业考虑将盈余资金进行外部投资，同时注重企业内部成本控制。
system: [SYSTEM]

user: 3. 电价改革对电网投资结构的影响及应对策略 本文对投资结构作的分析主要是投资结构中关于不同电压等级输、变电项目对输配电价的影响。 依据《办法2016》的规定，输配电价要依据不同电压等级分别制定分电压等级的输配电价。电压等级分为500 kV (750 kV)、220 kV (330 kV)、110 kV (66 kV) 35 kV、10 kV (20 kV)和不满1 kV等6个电压等级。因为500 kV项目投资周期长、金额大，通常情况下不会体现在投资结构决策中，而35 kV在很多地区在逐渐淘汰。故此，不将这两个电压等级的项目作为研究对象。最终分220 kV、110 kV、10 kV及以下三个电压等级分析，并结合电网实际运行情况，运用边际成本法分析各电压等级的成本。现仅从财务部分定性分析。 3.1. 不同电压等级输配电成本模型 假设规划期为t年， t = 1 ， 2 ， ⋯ ， n 年，电压等级从高到低记为u = 1，2，3。根据不同电压等级对应的合理成本分电压等级核定电价 [ 12 ] 。 首先，需要按照适合的折现率对预测规划期各年各电压等级的输、变电投资额进行折现，公式如下： η N P V ( I L u ) = ∑ t = 1 n I t ， L u ( 1 + i ) n (3) η N P V ( I T u ) = ∑ t = 1 n I t ， T u ( 1 + i ) n (4) 式(3)、(4)中参数见表1。 长期平均增量成本计算公式： S A I C L u = η N P V ( I L u ) / η N P V ( Δ S u ) (5) S A I C T U = η N P V ( I T u ) / η N P V ( Δ P D T u ) (6) 式(5)、(6)中参数见表1。 其次，依照相应的年投资回收系数，并且将各电压等级的运行维护费考虑在内，对各电压等级的不同阶段的输、变电项目在规划期内相应的年金进行计算，公式如下： A L u = S A I C L u ( A / P ， i ， n ) + M = S A I C L u i ( 1 + i ) n ( 1 + i ) n − 1 + S A I C L u θ (7) A T u = S A I C T U ( A / P ， i ， n ) + M = S A I C T U i ( 1 + i ) n ( 1 + i ) n − 1 + S A I C T u θ (8) 式(7)、(8)中参数见表1。然后采用峰荷责任法，根据不同电压等级的高峰负荷需求与送受电关系，把对应的输、变电年金分摊到相应的电压等级。 最后，在计算出不同电压等级的年金后，再依据相对应的负荷利用小时，将其转换成电量电价的形式 [ 13 ] 。 3.2. 对策建议 通过分析不同电压等级下输、变电成本模型，使电网企业最终实现“以需求定结构，以能力定规模”的投资规模和结构预算。确定自身的投资能力进而预估投资规模，再对投资结构进行优化。 高压项目在建设阶段时，投入的有效资产多，会加大初始投资的压力。从财务角度出发，如果在建设初期投资低压项目的比例略大，虽然前期需要资金与高压项目相比显得较低，但是在后期的运维成本 Table 1 Formula (3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8) parameter tabl 参数 含义 类型 η N P V ( I L u ) 电压等级u的线路投资额的净现值 因变量 η N P V ( I T u ) 电压等级u的变电投资额的净现值 因变量 i 折现率 控制变量 I t ， L u 第t年电压等级u的线路投资额 因变量 I t ， T u 第t年电压等级u的变电投资额 因变量 Δ S u 电压等级u的供电负荷变化量 控制变量 S A I C L u 电压等级u线路长期平均增量成本 因变量 S A I C T u 电压等级u变电长期平均增量成本 因变量 Δ P D T u 电压等级u的总的高峰负荷需求变化量 控制变量 A L u 电压等级u线路部分平均增量成本年金 因变量 A T u 电压等级u变电部分平均增量成本年金 因变量 θ 运维费率 控制变量 M 每年运行维护成本 控制变量 表1. 公式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)参数表 又会偏高。其中，运维成本M主要影响 A T u 、 A T u ，在其他因素不变的情况下，输、变电部分的成本会相应增加。对于电网企业而言，运维成本又是一个可控性较强的因素，企业应根据自身发展每年多进行运维成本的分配。同时，低等级的电压还要承担上一级电压分摊下来的成本，电网企业还可以适当提高对高压项目的投资，增加自己的合理成本。 在投资结构安排方面，有效资产的形成将会成为电网企业发展的核心。在总投资不变时，根据政府部门的监督标准，在满足自身业务需求之后，电网公司的投资应偏向能够转化为有效资产的项目投资，比如社会责任类、电力先行类等项目。电价改革后，电网公司增加可计提准许收入的方式将会变成投资的增加。根据《办法2016》中定义的可计提有效资产范围，通过网络信息化先进手段完善成本归集和披露体系，进而转化到按不同电压等级计算成本，实行成本精细化管理，使电价水平合理、稳定。
system: [SYSTEM]

user: 4. 电价改革对电网投资时序的影响及应对策略 4.1. 对投资时序的影响 在电价改革的条件下，竞争、监管、宏观经济波动等几个因素都将会影响电网公司的投资预算安排时序 [ 14 ] 。首先，输配电价改革之后，其他电网企业也将进入配售电行业，加大市场竞争；其次，政府相关部门将会严格要求电网企业的投资规范性，优化电网企业的投入结构和时序；最后，在我国经济新常态大趋势下，电力电量需求的增长趋势波动较大，使得分析投资结构和时序的难度加大 [ 15 ] 。在分析投资时序时很难做出定量的分析，仅做单变量的定性分析。 对投资时序的影响包括以下三个方面：输配电量的变动、折旧的变动以及通货膨胀率的变动。 4.1.1. 基于输配电量变动对投资时序的影响 根据《办法2016》中输配电定价模型可知，增加电量和有效资产对输配电价的影响是截然相反的，前者使输配电价降低，后者使其提高。但有效资产对输配电价的影响通过净资产收益率的乘数效应降低了其影响程度，因此电量增长率比有效资产对输配电价水平的敏感性系数大。所以电量的升高会使输配电价降低。 4.1.2. 基于折旧的变动对投资时序的影响 由于投资时序的不同不会影响下一个监管周期的准许成本，而根据《办法2016》中有效资产的计算公式可知，对监管周期新增有效资产核算时，需减去监管周期相应折旧费。因此，在监管周期内，投资固定资产的时序越靠后，新增有效资产对应的折旧费就越少，下一个监管周期的可计提有效资产就越多，从而导致下一个监管周期的电价水平越高。 4.1.3. 基于通货膨胀率的变动对投资时序的影响 若电网企业有闲置资金，通货膨胀率的显著升高会使货币贬值，增加企业的机会成本。企业应调整投资时序以应对因通货膨胀率的升高，降低其产生的机会成本。 4.2. 对策建议 通过分析影响投资时序的因素，提出以下几点建议： 第一，由于输配电量的需求对电网企业投资时序产生影响，因此电网企业对电量需求的预测就显得尤为重要，应选择合理、准确的方法预测电量。如根据基期的输配电量与年末产生的实际输配电量之间产生的差额，计算电量增长率，预测下期的输配电量需求，进而优化投资时序。企业根据实际情况选择合理的预测方法预测电量需求，依据预测的电量需求合理的安排投资时序。避免盲目在监管周期内逐步扩大投资规模，导致下一监管周期输配电价水平大幅度波动。 第二，电网公司应做好增量配电项目，这些业务大多集中在具有大量电力需求的各类工业园区，能够促进当地经理的增长，并且其配电网络规范，对于社会资本的进入要求较低。所以，电网公司要积极收集各园区的企业建设情况和配网建设需求，争取负荷量，提高电量预测的准确度，提前做好布局，安排规划投资，缩短项目建设周期。 第三，电网规划投资往往存在需要多年建设的项目，比如高压建设项目，现有的预算方式一般都是基于项目总体的预算，不能够分年预算项目投资。所以，在电价改革的形势下，为了使电网企业的收益最大，需要实行精细化管理，实现电网规划项目每年投资额的详细预算，并结合实际情况分析此预算方式的关键技术，完善相关的业务系统，进一步实现电网规划项目的分年预算的严格控制。 第四，由于通货膨胀率显著升高，会使货币贬值，导致机会成本升高，企业应调整投资时序以减少因通货膨胀率的变动而产生的机会成本。在只考虑通货膨胀率的影响下，若企业预测到通货膨胀率在后期会有显著提高，则企业对于一些大规模项目在条件允许的条件下应尽早投资。
system: [SYSTEM]

user: 5. 总结 在电价改革背景下，根据《办法2016》中的输配电定价模型，从投资规模、结构、时序三个方面阐述了其对电网投资的影响，并提出相应的对策建议：首先，在投资规模中，对于触发平衡账户和调价机制进行了范围估值；其次，在投资结构中，将电压等级划分为三大类，通过拆分不同等级的电压的成本求出不同电压等级的成本费用，不同等级的电压首先要承担本级电压的线损成本和变压成本，低等级的电压还要承担上一级电压分摊下来的成本，因此，可以选择相对高压级别的电压等级来体现合理成本；最后，在投资时序中，阐述了三个主要影响因素即输配电量、折旧、通货膨胀率，最重要的影响因素为输配电量，与此对应的建议是企业应选择合理、准确的方法对电量需求进行预测并应积极做好增量配电网投资。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 沥青混合料的空隙率与性能密切相关，空隙细观结构直接影响着沥青混合料的各种性能。针对粗集料，设计不同级配和针片状含量的混合料，通过CT扫描、数字图像获取技术方法的研究，获得三维重构图，采用VG Studio MAX2.2设定不同灰度范围，进而提取空隙，构建沥青混合料的空隙空间变化特征图，分析空隙结构评价指标，进而对空隙结构进行研究。通过空隙定性对比发现，该方法获得的空隙变化同表干法实测规律一致；空隙粒径分布受粗集料级配和针片状含量影响显著；通过设定灰度阈值的方法计算沥青混合料空隙率，其结果大于实测空隙率；构建的面积比值参数，能准确地表征沥青混合料中粗集料和空隙的比例关系。 关键词 :沥青混合料，粗集料，数字图像获取，空隙结构，级配，针片状 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 沥青混合料体积参数中，空隙率与性能相关性显著 [ 1 ] - [ 11 ] ，而空隙率作为定量的宏观指标，其分布特性或结构特征的研究，将有助于深入理解混合料组成特性。由于空隙结构灰度变化范围很小，且接近于0，在断层扫描的图像上能够清楚识别。因此，可借助工业CT和图像处理技术 [ 12 ] [ 13 ] 对不同粗集料级配和针片状含量的沥青混合料空隙结构进行定性和定量研究。
system: [SYSTEM]

user: 2. 试验材料 2.1. 试验用混合料级配 1) 以AC16中值级配J1为基础，变换粗集料筛孔通过率形成不同粗细且走向一致的矿料级配类型，并以此模拟生产过程中粗集料变异导致的级配差异。基本思路是保证各4.75 mm及以下细集料筛孔通过率不变，在9.5 mm筛孔通过率中值基础上分别增减±5%、±10%，并保证9.5 mm以上各档粗集料之间比例不变，得到5个不同的AC16级配如表1所示。 2) 为考察4.75 mm通过率对沥青混合料结构和性能的影响，以AC16级配中值J1级配为基础，保证除4.75 mm以外的筛孔通过率不变，在4.75 mm中值筛孔通过率基础上分别±5%、±10%得到JA、JB、JC、JD 4个级配，即4.75 mm对应的通过率分别为58%、53%、43%和38%。 2.2. 试验用矿料的针片状含量设计 以AC16级配中值为基准，六种材料Z1~Z6，其粗集料的针片状颗粒含量分别为0%、10%、20%、30%、40%、50%。 Table 1 J1 - J5 ore grade with mesh through rat 级配编号 通过下列筛孔(方孔筛/mm)的质量百分率/% 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 J2 100 96.7 89.3 80 48 34 24.5 17.5 12.5 9.5 6 J3 100 95.8 86.7 75 48 34 24.5 17.5 12.5 9.5 6 J1 100 95 84 70 48 34 24.5 17.5 12.5 9.5 6 J4 100 94.2 81.3 65 48 34 24.5 17.5 12.5 9.5 6 J5 100 93.3 78.7 60 48 34 24.5 17.5 12.5 9.5 6 表1. J1~J5矿料级配筛孔通过率 2.3. 试验用混合料的沥青用量 以AC16级配中值为基础，确定中值级配沥青混合料的最佳沥青用量，其它级配变化时均采用中值级配所确定的沥青用量，级配中值条件下沥青混合料的最佳油量为4.5%。
system: [SYSTEM]

user: 3. 基于工业CT技术的沥青混合料数字图像获取 试验采用德国Phoenix v|tome|x s微焦点工业CT，扫描电压为190 Kv，电流300 μA。对沥青混合料试件进行扫描重构，获得试件结构图。打开phoenix datosx2 rec导入CT扫描数据“.pcr”文件→几何校正→定义材料参数→对图像进行滤波处理→进行三维重构得到“.vgi”文件。导入.vgi数据之后，在VG Studio MAX2.2中沥青混合料试件将能够以3D形式显示出来，并且能够通过电子切割得到任意断面上的二维图像，如图1所示。 采用CT成像重构的沥青混合料试件，不同密度的物质具有不同的灰度阈值，因此VG Studio MAX2.2软件将主要基于灰度识别来进行扫描试件的处理。沥青混合料各组分在的断层图像中将呈现明显的灰度界线，这为沥青混合料组分分离提供了条件。沥青混合料CT扫描二维断面图像见图2，由图可以清晰识别沥青混合料不同组分。
system: [SYSTEM]

user: 4. 基于CT技术的空隙分布特性分析 成型试件的体积参数如表2所示。 按照上述方法对不同的沥青混合料试件进行重构处理，采用VG Studio MAX2.2设定不同灰度范围对空隙进行了提取，对比了不同影响因素条件下沥青混合料的空隙空间变化特征图如图3~5所示，图中各颜色分别代表了不同体积大小的空隙结构。 图3中空隙结构从左至右依次为JA、JB 、J1、JC、JD，其4.75 mm通过率分别为58%、53%、48%、43%、38%。图像发现，4.75 mm筛孔通过率越小，空隙越小，与排水法实测的空隙变化规律是一致的。表明在AC16沥青混合料中，4.75~9.5 mm粒径的集料在AC16沥青混合料中主要起到了填充的作用。 由图4发现，粗集料级配的变化会影响AC16沥青混合料的空隙变化，J2和J3空隙最大，J1次之，J4和J5空隙最小，变化规律与实测相吻合。细集料比例不变，9.5以上粗集料同比例的增加减少了沥青混合料的空隙。 图5中，从左至右表示的是AC16级配不同的粗集料针片状颗粒含量的Z1~Z6混合料空隙分布特征。由图可知，沥青混合料的空隙随着针片状颗粒含量的增加而显著增加，与实测结果(表2)一致。 综合以上各图还直观的发现，大空隙结构多分布于试件中下部位。这是由于沥青混合料试件旋转压实成型过程中，与压头接近的部位更容易被压实，使得空隙结构多出现在试件中下部位。综上可知，采用CT技术定性的对空隙结构进行描述的方法是可行的。 图1. 沥青混合料重构图 图2. 沥青混合料各组份示意图 图3. JA~JD~J1沥青混合料空隙变化 图4. J1~J5混合料空隙变化 图5. Z1~Z6含针片状沥青混合料空隙变化 Table 2 AC16 different asphalt mixture volume inde 编号 毛体积密度(g/cm 3 ) 空隙率(%) 矿料间隙率(%) 沥青饱和度(%) J2 2.458 4.64 14.74 68.52 J3 2.459 4.61 14.73 68.69 J1 2.462 4.48 14.63 69.35 J4 2.486 3.57 13.82 74.19 J5 2.492 3.34 13.63 75.50 JA 2.422 6.12 16.27 62.38 JB 2.450 4.98 15.16 67.15 J1 2.462 4.48 14.63 69.35 JC 2.495 3.16 13.36 76.34 JD 2.505 2.72 12.88 78.86 表2. AC16不同沥青混合料体积指标
system: [SYSTEM]

user: 5. 沥青混合料空隙结构评价指标 上文主要从定性的角度对沥青混合料的空隙分布特性进行了分析，虽然该方法直观清楚，但是还不足以说明不同沥青混合料空隙结构之间的本质差异，因此，有必要进一步提取沥青混合料的量化指标，定量的对空隙结构进行分析。本文对采用的空隙结构评价指标介绍如下。 1) 空隙平均费雷特(feret)直径 将沥青混合料横断面空隙结构提取得到如图6所示。由图可知，空隙结构由很多大小不一的空隙颗粒组成，对于SMA来说，空隙颗粒粒径较大且个数较少，AC沥青混合料空隙则是粒径较小且数目较多。 为了研究不同的粗集料级配及针片状含量对沥青混合料空隙粒径组成的影响，以空隙的平均费雷特 图6. 空隙二维断面结构图 (feret)直径为指标来进行空隙粒径分布定量分析。平均费雷特(feret)直径定义为：经过颗粒的中心，任意方向的直径称为一个费雷特直径。每隔10˚方向求取一个费雷特直径长度，再将这36个费雷特直径求平均值即得到平均费雷特(feret)直径。 在每个沥青混合料试件中沿纵向每隔1 cm挑选一张CT断层图片，通过图像处理得到每张图片中所有空隙的平均费雷特直径。将其按直径大小分级统计累计空隙颗粒个数。再对多张断层图片求取不同粒径范围内的颗粒个数均值，得到各混合料试件的空隙粒径分布。 2) 空隙轮廓分形维数 每个独立空隙的轮廓均是由不规则的曲线构成，为了定量描述空隙的轮廓特性，故采用分形维数对空隙的轮廓进行评价。采用IPP具体测量空隙分形维数，测量采用变尺码法。 3) 扫描空隙率 基于CT扫描技术可以得到沥青混合料的全局结构参数，因此可以采用VG Studio MAX2.2通过设定不同灰度阈值将空隙结构分离，计算获得空隙结构的体积，进一步计算沥青混合料的实体体积，二者的比值就是试件的空隙率。按此方法测定的空隙率本文称之为“扫描空隙率”，相应的将排水法测定的空隙率称之为实测空隙率。 4) 空隙面积比 由于沥青混合料的性能不仅受粗集料的影响，同时还受空隙的影响。因此本节用集料面积和空隙面积的比值共同构建空隙面积参数如式(1)所示： Q = A r e a j i l i a o A r e a k o n g x i (1) 式中 A r e a j i l i a o ——粗集料颗粒横断面积(cm 2 )； A r e a k o n g x i ——空隙横断面积(cm 2 )。 集料区域、空隙区域如图7所示。