扩展动态范围（精选7篇）
扩展动态范围 篇1
实施有效的内控管理工作是商业银行健康发展、实现经营管理目标而进行的一项重要的基础性工作。如何强化内控管理工作, 更好地发挥其作用, 已成为商业银行经营管理工作中亟待强化、切实解决的问题。笔者认为, 商业银行要做好内控管理工作, 就必须对其管理的职责范围进行动态的扩展, 才能达到控制风险、实现安全营运, 进而实现经营管理的目标。
一、问题的提出
商业银行内控管理的职责是由其自身需要及所处的内外部环境所决定的。随着内外部经营环境的变化, 金融创新的不断加快, 产品的不断增加, 业务系统的不断扩展, 内控管理工作的职责需要不断随着业务的发展而增加, 管理幅度也需要不断加宽。这是因为, 随着商业银行业务的不断扩展, 在原有的内控管理框架下, 存在着内控管理不全面、范围不能完全覆盖等问题, 因而内控管理工作的职责不能满足商业银行控制风险的需要。
为更好地促进商业银行的健康发展, 内控管理工作的职责必须根据环境的变化、业务的扩展情况、管理幅度的增减, 主动、动态、持续化地扩大内控管理工作的职责, 通过建立起风险防范的长效机制, 使内控管理工作实现“控制有制度、部门有制约、岗位有职责、操作有程序、过程有监控、风险有监测、工作有评价、责任有追究”的目标, 最终实现对业务风险的全面覆盖和及时可控, 保证各项经营活动健康、持续和稳定发展。
二、当前商业银行内控管理工作的现状
(一) 内控管理机制不健全, 内控管理体系分散, 内控管理架构设置缺乏系统性
1. 内控管理体系分散。
长期以来, 商业银行忽视对业务办理过程中事前、事中的内控管理。由于管理机制的不完善, 使得商业银行内控管理的诸多方面存在薄弱环节, 造成了事前和事中内控管理的真空区。同时, 商业银行的内控管理体系呈现割裂化格局, 即各业务部门与内控管理部门各自为战, 内控管理体系松散。
2. 内控管理架构的设置缺乏系统性。
一方面设立了专门的内控管理部门, 既负责全行内控管理工作的组织推动, 又承担内控制度建设与执行情况的检查、专项检查和离任检查;另一方面, 各业务部门设置了监督检查岗位, 负责本专业的内控制度建设与执行情况的检查, 二者监督检查的范围虽然是全局与局部的关系, 但各类业务现场监督检查的内容基本上是一致的, 检查重复与检查覆盖面不足的问题同时存在。
(二) 内控管理工作职责中关于风险识别和评估体系建设薄弱
作为内控管理的重要组成部分, 风险识别和评估应当覆盖经营管理、业务发展的各个环节, 并对业务发展中存在的各种问题进行持续有效识别、计量、监测、评估和处理。但是, 当前商业银行内控管理工作职责中风险管理的能力普遍不强, 大多数尚未建立专门的风险识别和评估体系, 未能对经营管理各环节的风险状况进行全面的认识和分析, 埋下了较大风险隐患。
(三) 内控制度建设不够完善, 制度执行不力
1. 内控制度建设不够完善。
当前, 商业银行现行的某些制度办法、操作规程在风险防范方面存在着局限性, 没有按照流程银行的要求, 并根据业务的发展实际制定、修订和梳理内控管理制度, 因而导致对一些重要的业务监督管理存在盲区, 使得内控管理制度不能全面覆盖风险点。特别是一些新的业务, 在制定操作规程和相应的管理制度时没有让内控部门介入, 未能对其科学性和符合性进行把关, 也没有经过充分、科学和精细的风险评估, 造成在一些关键风险点的控制上缺少制度支持, 导致在业务办理过程中, 不断地进行修改、完善相关制度以防范风险。
2. 有章难循、有章不循。
一方面, 内控管理制度虽然较为完整, 但在制定时缺乏与相关部门沟通, 不符合基层实际经营的要求, 针对性不强, 使有的制度在执行中形同虚设, 有章难循成为了经营发展的束缚;另一方面, 有些分支机构出于短期利益考虑, 采取有制度不执行的做法, 有章不循, 使内控制度不能有效落实, 给经营造成严重风险隐患。
(四) 内控管理的资源与信息不能充分共享
目前, 内控管理部门掌握与利用内控管理资源和信息的手段与技术不仅落后于业务管理部门, 更难以适应当前内外部监管工作的要求。
1. 部门之间信息交流不通畅。
当前, 各专业部门基本上都建立了专业管理系统, 对本专业业务的合规性进行日常的非现场监测, 对监测出的异常情况进行现场核实, 但核实的情况并不报送或部分向内控管理部门报送, 造成内控管理部门不能全面掌握各项业务的风险状况。
2. 内控管理工作在各层级之间存在严重的信息不对称。
没有建立起制度化的信息收集、传递和共享渠道, 内部管理的要求不能有效传达, 经营中风险管理的真实状况也不能准确及时上传, 导致控制与管理决策无法与基层实际相适应, 内控管理的效果不明显。
3. 监督检查的结果不能共享。
一方面存在着多头检查、重复检查的现象;另一方面, 由于检查信息不共享, 不同的部门对同一问题责任人的处罚尺度不统一, 造成对责任人处罚有失公允且削弱了处罚的权威性。
(五) 商业银行内部个别部门内控管理工作自我控制不足
商业银行内部的个别部门抓系统风险防范的意识不到位, 职能发挥不充分, 认为直接管理的工作才是风险防范的部位和内容, 更为严重的是不明确本部门自身内控管理的边界, 专业部门条线风险管控的职责不清晰。对于与业务有直接关联的部门, 业务虽然有很大的关联性, 但分析的风险部位和风险点仅仅立足于本部门的工作范围, 未将业务相互关联的整体风险分析和防控到位。同时, 各业务部门存在着对风险点分析不全面、不到位的问题, 对本部门业务的内控管理工作缺乏制度化、经常化的管理, 削弱了对各管理环节的制衡作用, 使得内控管理的质量不高, 不利于对风险点和风险环节的防范。
(六) 内控管理和监督检查就事论事的现象较严重
即使在检查中发现问题, 也不能举一反三, 对发现的问题只知其然而不知其所以然, 因而不能从中归纳分析业务运行的其他薄弱环节, 更不能从点延伸到面, 不能未雨绸缪, 内控管理工作职能发挥得不充分。对专业部门之间存在交叉部位的风险控制和管理不到位, 对检查发现的可能牵涉其他部门的问题不能及时相互通报, 使得存在的问题不能及时解决, 留下风险隐患。
(七) 对创新业务的内控管理不足
当前, 金融创新层出不穷, 金融环境不断变化, 对其产生的风险进行控制需要不断加大内控管理的创新力度才能实现。要防范创新风险, 就必须做到对创新业务的风险能够早发现、早预警、早处置, 最大限度地减少创新风险损失。但目前的情况是, 一些商业银行在决策过程中尚未将引导和鼓励创新置于内控管理的重要位置, 对创新业务的跟踪评价机制还不完善。同时, 新兴业务的开拓、创新与相应的内控制度存在着“时差性”脱节, 对创新业务监督存在严重的空白点和漏洞, 即使进行了监督, 也由于制度的不健全而无据可依。
三、商业银行内控管理职责扩展的原则和内容
(一) 商业银行内控管理职责扩展的原则
1. 实效性原则。
对于商业银行而言, 内控管理工作的实效性是指商业银行发挥职责作用的程度和取得的实际效果。主要包括内控管理的质量、工作效率、查出问题的充分性和层次性, 内控管理的广度和深度, 以及管理建议、决定被采纳和实施的程度及效果。
2. 协同效应原则。
所谓协同效应实际上就是指“1+1>2”的效应, 也就是整体作用大于各部分简单叠加之和。在强调整体运作的内控管理工作中, 特别需要发挥各部门和各岗位的积极性, 实现“协同效应”。商业银行要实现“协同效应”, 就必须建立良好的内部沟通机制, 搭建良好的信息沟通渠道, 使商业银行能够及时掌握营运状况和风险管控情况, 全面、及时和准确地了解内控管理的各类信息, 达到预期的管理目标。
3. 过程控制原则。
内控管理是商业银行为了保证业务活动的有效进行和资产的安全与完整, 发现、防止和纠正错误与舞弊, 保证各项业务的真实、合法和完整而进行的管理活动。它是商业银行经营过程的一部分, 并对经营过程发挥其应有的功能, 监督着经营过程的持续进行。内控管理的过程控制好似一个美丽的花朵, 任何一个花瓣代表整个过程中的一个环节, 过程控制缺少任何一个环节 (花瓣) 对全过程而言都是不完整的, 因为整个过程是一个有机的整体, 各个环节是不可分割的, 任何一个环节出现问题都可能导致风险的发生。因此, 商业银行基于过程控制模式来进行内控管理时, 要突出“过程”的思想, 既要重视内部控制的结果, 又要重视内部控制的过程。
4. 内部制衡与效率兼顾原则。
在进行内控管理时必须明确界定各部门、各级机构和各层级内控管理人员的具体权责, 实行前、中、后台职责相对分离的管理机制。各部门、分支机构和全体员工之间要有效沟通与协调, 优化管理流程, 不断提高管理效率。
5. 内控管理职责的动态调整原则。
要根据业务的不断发展和调整情况, 持续不断地对业务检查和评估的内容进行调整, 包括内控管理的政策、制度和流程, 形成科学的决策、执行和监督机制, 以确保内控管理与业务发展战略目标相一致。
(二) 商业银行内控管理工作职责扩展的内容
商业银行内控管理职责扩展的目标是为了更好地推进各项经营管理目标的实现, 因此, 应当结合自身的经营流程和管理特性, 将内控管理工作的职责范围扩展到风险预警、风险评估、内控评价、风险测试等各个领域, 充分体现内控管理工作“为组织增加价值”这一重要作用。总体而言, 内控管理工作职责扩展的内容包括:在内控管理的理念上, 对内控本质的认识由检查系统向控制机制转变, 由注重结果、重在治标向注重过程、重在治本转变;在内控管理的职责上, 由单纯监督向监督与服务并重转变;在内控管理的目标上, 由查错纠弊向内控评价和风险评估转变;在内控管理的内容上, 由财务控制向业务控制和信息系统控制拓展;在内控管理的方式上, 由事后监督向事前、事中、事后全过程监督转变;在内控管理的手段上, 由手工操作为主向利用计算机、网络信息技术为主转变。
通过对上述内控管理职责的扩展, 达到从源头上控制风险, 使内控管理工作成为商业银行在经营管理中实现“除弊、兴利、增值”的最终目标。
四、商业银行做好内控管理职责扩展工作的建议
(一) 树立全方位、全过程控制的内控管理理念
1. 树立内控管理目标多元化的理念。
从全员、全方位、全过程做起, 规范管理人员的经营行为和员工的操作行为, 全力营造良好的内控管理环境。通过全方位、全过程控制, 对各类风险进行分析、识别、计量、评估和监控, 不断改进和完善风险规避措施, 增强风险控制能力, 避免风险事件发生。
2. 积极推动内控管理向全方位、过程控制转型。
严格按照商业银行建设流程银行、加快经营转型、提升核心竞争力的要求, 整合内控管理资源, 建立一体化、系统化的内控管理运行机制, 由过去单纯的检查监督向检查监督与服务并重转变;由时点检查向时点与过程检查并重转变;由现场检查为主向现场检查与后台分析并重转变;由一事一地个案问题的查纠转向对全行系统性、全局性风险的监督评价。
3. 管理人员要重视检查的质量和效果。
在内控管理的各个环节上, 各级管理人员不仅要重视组织检查, 更要重视检查的质量和效果;不仅要重视发现问题, 更要重视对发现问题的整改以及机制的完善, 防范类似问题再度发生;不仅要重视对问题责任人的责任追究, 更要重视对全行员工的警示和教育;不仅要重视风险分析, 更要重视对风险规律性的总结, 研究有针对性的风险防控措施并加以落实。
(二) 全方位推进内控管理体系建设
内控管理体系的建设涉及商业银行内部的各个机构、各个岗位及全体员工, 因而商业银行的内控管理体系建设是一项复杂的系统工程, 要围绕引发风险的内外部驱动因素建立和完善体系, 该体系包括环境、组织、流程和保障等子系统。环境子系统是指商业银行设定的基调和行为所影响的范围, 包括外部环境和内部环境。前者主要是指以监管制度和监管要求为主体的外部监管环境和以股东及其他利益相关者为主体的市场约束, 后者主要是指银行的风险文化。组织子系统是指商业银行内控管理管理的行为主体, 包括商业银行的法人治理结构、内控管理管理的组织结构和内控管理部门。流程子系统是指商业银行内控管理管理的过程体系, 通过对风险的识别、评估、监测、控制以及评价和纠正机制, 贯穿于商业银行经营活动的全过程。保障子系统是指商业银行内控管理的支持系统, 包括以风险信息报告为基础的信息管理系统、以考核为核心的激励约束体系和以应急方案为主体的业务连续经营体系。上述各子系统相互作用、相互配合, 形成商业银行的内控管理体系。
(三) 做好事前风险的评估工作
针对当前商业银行系统、流程改革创新多的实际情况, 按照内控管理工作的要求做好事前风险的评估工作。一是在改革之前对所制定的制度, 认真对照监管法规, 积极识别可能存在的潜在风险, 从业务准入、业务风险和合规性等方面进行充分的事前合规论证, 及时提出合规审查意见和建议, 有效发挥内控管理对风险的事前控制作用。二是对制度、流程的变化可能带来的潜在风险进行事前评价, 针对性地选择部分产品或业务流程、部分营业网点及岗位, 开展风险评估和测试, 使其存在的缺陷得到及时识别和控制, 避免内外部环境的改革与变化出现管理与控制的“真空”。
(四) 更加关注创新业务的风险控制
创新引领发展, 但创新发展的背后往往隐藏着巨大的风险, 且有些风险是在短时间内无法发现和察觉的。因此, 要正确处理好金融创新与风险防范的关系, 商业银行在进行金融创新活动时, 必须提高制度执行力, 并处理好金融创新与风险防范的时差性脱节问题;要制定和完善相关的规章制度, 在此基础上建立起有效的风险预防体系以及严格的后续监督机制, 保证对创新业务能够得到有效的监督, 努力防范和化解由金融创新所产生的风险。
(五) 运用信息技术加强对风险的控制
信息技术的高速发展, 带来了商业银行业务发展载体 (金融产品、交易手段等) 现代化程度的快速提高, 在推动商业银行业务快速发展的同时, 也相应地衍生出一定的风险。这些风险伴随着现代化的经营手段而生, 也必须运用现代化的手段有效地进行防范、控制和化解, 这就使商业银行在提升内控管理能力时必须运用全新的手段, 即采用信息技术手段来对风险进行防范。要通过信息技术大力加强非现场监测, 通过对各种业务数据的提取和分析, 对风险进行快速识别、警示, 从而建立起一种多层面、全方位、多系统的控制体系, 进而实现对各项业务的智能化、自动化、适时化和程序化的风险防范。
(六) 突出监督检查的重点
商业银行内部的各部门要严格履行各自的内控管理职责。一是各专业部门要加强专业条线风险的监督检查, 特别是要抓好重点部位、重要风险点和重要环节的风险管理, 强化以防范风险为重要内容的内控管理工作, 增强内控管理工作的针对性和有效性;二是内控管理部门在做好日常内控管理工作的基础上, 按照内控管理“前移、后延、上升、下沉”的工作要求, 使管理和检查工作纵到底、横到边, 覆盖业务经营管理的方方面面, 实现内控管理的过程控制;三要针对热点问题、风险隐患较大和管理存在缺陷但又容易被忽视的问题开展重点检查, 避免与业务部门检查重复, 同时做好对业务管理部门内控管理的再监督工作。
(七) 开展动态的内控评价工作
内控评价作为内控管理工作的一种有效手段, 要认真按照评价的标准, 通过动态的评价手段来解决内控评价与日常检查难以形成合力、内控评价指标与日常内控管理内容相脱离, 以及注重对业务结果的评价而非对业务过程和流程评价等问题。实施动态的内控评价是将原来每年一次的内控综合评价, 转变为全年、过程、持续、动态的内控评价, 也就是一次性评价与全年动态评价相结合, 以动态评价为主。其基本思路是:以持续关注业务主要风险为主线, 以过程控制为手段, 以切合基层行业务发展和内控管理实际需求的动态评价指标体系为灵魂, 以建立健全内控评价与日常检查、被评价机构及其管理团队的联动机制为目的, 提高基层行及其管理者对内控的关注度、敏感度和主动性, 提升基层行内控管理水平。
(八) 以系统整改为目标, 加大跟踪检查力度
为适应监管部门和商业银行自身对问题整改的高标准要求, 一是对检查发现的问题都要限期进行整改, 同时进行跟踪复查整改情况。二是问题在整改过程中, 实行专人负责, 从严掌握, 逐条整改发现的问题。要对检查发现的问题建立挂牌销号制度, 及时督导有问题的单位进行整改, 落实整改工作责任制, 并对责任人进行严肃处理。三是通过加强发现问题的整改, 增强内控管理对经营管理的反作用力。内控管理工作对经营管理的反作用力, 就是要通过对内控制度的学习、执行和管理、贯彻落实、监督检查, 在正确处理好内控管理与业务发展矛盾的基础上, 通过连续性、完整性、目的性的内控管理工作, 促进业务发展与内控管理相互协调、相互促进, 保证各项业务健康稳定发展。四是加大问题责任人的处罚力度。为强化检查发现问题的责任认定和处罚, 提高员工在办理业务过程中各环节风险的防范能力和效果, 扩大检查监督的效应, 要进一步加大对发现问题责任人的认定和处罚力度, 将检查发现问题的责任人认定到位、处罚到位, 起到警示全行的效果。
(九) 开展内控管理评估和调查研究工作
实现对经营管理的全方位、全过程控制, 需要对经营过程中存在的风险进行总体分析和评估, 并做好调查研究。一是开展内控管理评估工作。为确保各项业务的开展符合内控管理和外部监管的要求, 同时适应经营环境变化和业务发展的需要, 建立定期进行内控管理评估的制度, 要对业务开展的风险环节和重点进行分析、评估, 确保内控管理体系的完整性、合规性和时效性。内控管理评估工作要紧密结合业务过程控制、综合检查和专业检查的情况, 做好系统条块风险的评估工作。二是加强调查研究。在当前国内外大的经济和金融环境背景下, 为了适应内外部监管和内部管理的要求, 针对在检查中发现的新情况、新问题以及在内控管理评估中发现的带有苗头性、倾向性问题 (包括制度方面的问题) , 要及时通过调查研究, 分析内控管理工作存在的薄弱环节和带有普遍性、倾向性的问题, 为管理者的决策提供参考。要有超前意识, 通过调研分析, 预测、判断重要的风险点, 增强风险防控的预见性、敏锐性以及风险处置的及时性和有效性, 确保全行各项业务健康发展。
(十) 建立高素质的内控管理队伍
内控管理作为商业银行自我约束机制的重要组成部分, 必须规范内控管理工作和从业人员的行为, 更重要的是要有一批高素质的内控管理人员。因此, 一是提高内控管理人员的职业道德和政策水平。牢固掌握国家财经法纪和企业规章制度, 确保对商业银行经营管理活动进行有效控制和客观、公正的评价, 为商业银行加强内控管理提供人员保障。二是提高业务能力。内控管理人员必须熟悉会计、法律、金融、企业管理等各方面的知识。为此, 必须加强学习, 不断更新观念, 提高应变能力和员工的综合素质, 更好地发挥内控管理工作在经营管理中的作用。
(十一) 以人为本, 创建具有特色的内控管理文化
内控管理文化是商业银行企业文化的重要组成部分, 是商业银行员工在长期内控管理中培育形成并共同遵守的价值标准、基本信念及行为规范。商业银行内控文化包括3个方面的内容, 即物质文化、制度文化和精神文化。内控文化建设是以凝炼的语言, 生动、形象、准确地表达出商业银行内控文化理念, 即为员工构建一套明确的价值观念和行动规范。创造主题鲜明的内控文化氛围, 要将内控文化应用和渗透到具体业务的开展和管理工作中, 使其成为员工素质提高和凝聚力增强的“催化剂”。要将制度管理提升为文化管理, 通过内控文化的弘扬, 使之成为全体员工自觉遵守的管理理念和行为规范。
五、结束语
在经济全球化、一体化发展以及金融业激烈竞争的大背景下, 商业银行经营发展的内外部环境均发生了巨大变化, 内控管理工作作为一种动态行为, 在促进商业银行合规经营的过程中必然会受到主客观因素和内外部环境的影响, 因此, 内控管理工作也要求必须做到与时俱进, 通过积极、主动、动态地扩展内控管理工作的职责, 达到对整个业务、产品线的全方位、全过程控制, 从而促进商业银行经营管理目标的顺利实现。
摘要：由于商业银行内部管理的惯性, 各部门内控管理的职责并未随之跟上业务发展的步伐, 导致内控管理工作一直处于静态的、不变的状态, 不能有效地保证商业银行的健康发展。为此, 本文在分析商业银行现有内控管理职责的基础上, 对商业银行内控管理职责随着业务发展而不断扩展提出了建议。
关键词：商业银行,风险管理,内控管理,职责扩展
参考文献
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有关道德范围扩展的探讨 篇2
非人类中心主义认为, 人类中心论思想是生态系统的完整性受到破坏的根源所在, 这也是对自然存在物内在价值认定的缺陷。巴鲁赫.斯宾诺莎认为:“整个宇宙”应该被看成是精神和物质的基本构成要素, 一切存在物应该是生物圈“无缝之网”络中的一个“结”。[1]美国环境科学家康芒纳在有关生态学的法则中谈到“每一事物都与别的事物相关”, “自然界所懂的是最好的”。[2]由此观之, 将人以外的其它存在物视为只是为人类利用的工具的观点是有局限的。如果能在生态环境保护的实践中, 承认自然物和其他生命物种的内在价值, 尊重生命, 善待大自然, 维护整个生态系统的平衡, 这或许更能体现人类的智慧。
由于内在价值的认识缺陷, 为此, 在有关道德扩展的过程中, 人类中心主义在道德范围的界定上是遭受质疑的。因为从历史的演变进程来看, 道德的进步过程是一个道德关怀的对象不断扩展的过程。[3]在原始部落群体中, 那里的人只关心本部落群体的成员, 在他们看来, 自己部落里的成员才是最值得关心的, 对他们的友爱和怜惜才是有意义的, 只有他们才是道德存在物。在奴隶社会里, 除奴隶主以外的人, 既奴隶和女人只不过是奴隶使用的工具;奴隶主和男人们可以随意的像处置和使用工具一样对待他所拥有的奴隶。在近代的西方社会中, 道德是白色人种的专利, 黑人是没有道德地位的, 白人可以随意践踏, 蹂躏, 奴役。但是, 至现代以来, 道德的权利扩展到了每一个成员, 不论种族、民族、肤色、地域, 无论他是婴儿、白痴、还是生理不健全的人等, 都得到了相应的尊重。既然人类社会对道德对象的认定都在不断扩展和演变, 或许把人这一物种界定为独有的道德关怀对象是有失偏颇的。为此, 道德哲学家们从生态学的视域发现了人与非人类存在中间的某些共同特征, 这些共同特征足以使人把内在价值赋予非人类的存在。[4]
这似乎很显然, 从人类社会道德对象的确立来看, 道德的扩展是与道德对象的内在价值的肯定是联系在一起的, 要认定一个道德对象就必须要肯定其内在价值。著名伦理学家动物解放论代表人物辛格认为:一切动物都是平等的, 人也是一种动物, 应该将人类平等所依据的伦理原则推行到动物身上, 同等地关心每一个有生命存在物的利益。动物正因为应该得到关怀, 是因为他们和人一样都具有感受能力, 这与他们的理智、情感和智慧并无关联。动物权利论代表雷根则认为, 动物和人一样, 同样具有和用来证明人自己拥有权利的理由。每一个人之所以拥有平等的道德权利, 是由于每一个人都具有一种“天赋价值”, 具有这种价值的存在物必须被当作目的本身, 而不是被当作工具来看待。这与他们具有理性, 会说话, 能自由选择无关。人拥有道德的关怀是由于具有“天赋价值”, 同理, 动物和人类一样也是因自身之缘故而存在的, 因而也应该得到应有的尊重, 这无疑为道德的扩展提供思维的空间。
生物中心论伦理学的创始人施韦策明确提出, 他所敬畏的生命不仅仅是人的生命。他甚至认为:“到目前为止的所有伦理学的最大缺陷就是他们相信, 他们只需处理人与人的关系。”在他看来:“一个人, 只有当他把植物和动物的生命看得与人的生命同样神圣的时候, 他才是有道德的。”他相信道德的扩展是有可能的, 他指出“把道德体系的应用范围从最狭小的家庭圈子首先扩展到家族, 其次是部落, 最后是全人类。”这只是道德范围扩展的开始。[5]生态中心论认为, 生态伦理学必须把道德对象的范围扩展至整个生态系统, 重视大自然中的有生生物, 关注生态共同体而不是“单一”的生命个体。承认大自然的内在价值。深层生态学站在整体论的制高点, 以宇宙观的整体视域来诠释了一切存在物都具有相互性, 共同促进性, 人类只是自然界当中的“一员”, 和其他存在物比较而言, 并无优劣之分, 并且, 人应该遵循大自然的秩序, 促进大自然的和谐以及承认人以外的其他存在物的内在价值。
当然, 人类以外的存在物是否自身具有内在价值的问题, 还在探讨过程中, 也正因为如此, 才足以表明人类文明在不断进步。纵观道德进步的历史和对人们对内在价值的探讨, 不难发现其本身就是一个不断进化演变的过程。
摘要：人类文明的发展, 在于人的劳动创造和智慧探索之勇气。道德的扩展是有关道德对象的界定而逐渐形成的过程, 在自然存在物内在价值的问题上, 人类中心主义的观念受到了来自非人类中心主义思想的质疑, 人类以外的一切存在物是否具有内在价值还有待于进一步探讨, 道德亦然。
关键词：道德,内在价值,人类中心主义,非人类中心主义
参考文献
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检察委员会议题范围的规范与扩展 篇3
一、检委会讨论案件的范围
最高人民检察院制定的《人民检察院检察委员会议事和工作规则》第3条明确规定, 检察委员会审议议题的范围包括10项, 其中涉及案件的有4项:一是有重大社会影响或者重大意见分歧的, 以及根据法律其他规定应当提请检察委员会决定的案件。这里的“根据法律其他规定”, 应当主要是指刑事诉讼法、人民检察院刑事诉讼规则、人民检察院民事诉讼监督规则等规定。二是向上级人民检察院提请抗诉的刑事案件和民事、行政案件, 以及应当提请上级人民检察院复议的案件。三是下级人民检察院提请复议的案件。四是同级人民检察院检察长、公安机关负责人的回避。同时, 最高人民检察院《关于完善人民检察院司法责任制的若干意见》中指出, 检察委员会讨论决定的案件, 主要是本院办理的重大、疑难、复杂案件, 涉及国家安全、外交、社会稳定的案件, 下一级人民检察院提请复议的案件。 (2) 归根结底, 提请检察委员会审议的案件类型主要是刑事案件和民事、行政抗诉等案件, 案件的属性应该是重大、疑难、复杂案件。
(一) 提请检委会案件类别
根据《人民检察院刑事诉讼规则 (试行) 》、《人民检察院检察委员会议事和工作规则》、《关于完善人民检察院司法责任制的若干意见》等有关规定, 结合基层院具体实际, 提请检委会审议的案件包括两种类型:
1. 应当提请的
(1) 侦查机关报请核准追诉的案件, 拟报最高人民检察院核准的; (2) 检察长不同意人民监督员表决意见的; (3) 涉及国家安全、外交、社会稳定的; (4) 决定本级人民检察院检察长、同级公安机关负责人回避的; (5) 下一级人民检察院就本院正在办理的重大、疑难、复杂案件的处理, 按照有关规定, 拟请示上级人民检察院的; (6) 下一级人民检察院提请复议的重大、疑难、复杂案件; (7) 拟按照审判监督程序提出抗诉或者提请上一级人民检察院抗诉的重大、疑难、复杂的刑事案件; (8) 刑事申诉复查案件的处理意见与听证评议意见不一致的; (9) 重大、复杂的赔偿案件, 赔偿复议案件和赔偿监督案件审查终结的; (10) 有关法律规定或者检察长认为应当提请检察委员会审议的。
2. 可以提请的
(1) 有重大社会影响的; (2) 审查批准或者决定逮捕、不批准或者不予逮捕的重大案件犯罪嫌疑人的; (3) 对重大职务犯罪案件拟提起公诉或者不起诉的; (4) 上级人民检察院认为下级人民检察院立案决定错误, 拟决定纠正的; (5) 对人民检察院直接立案侦查的大案、要案拟作出撤案决定的; (6) 对重大、疑难、复杂案件, 公安机关不服不批捕、不起诉决定, 提请本院复议的; (7) 公安机关对不批准逮捕、不起诉决定提请上一级人民检察院复核的; (8) 对重大、疑难、复杂案件, 变更、追加、补充或者撤回起诉的; (9) 检察长不同意承办检察官案件处理意见, 要求提请检察委员会审议的; (10) 上级人民检察院作出对下级人民检察院司法办案工作指令的; (11) 答复下级人民检察院重大、复杂、疑难案件请示的; (12) 上级人民检察院业务部门与下级人民检察院检察委员会之间有重大意见分歧以及本院业务部门之间有重大意见分歧的; (13) 刑事申诉检察部门复查被不起诉人不服不起诉决定的申诉案件, 认为应当变更不起诉决定或者撤销不起诉决定提起公诉的; (14) 重大、疑难、复杂刑事申诉案件复查终结的; (15) 对不服人民法院已经发生法律效力的刑事判决、裁定的申诉案件, 认为需要向同级人民法院提出抗诉的; (16) 按审判监督程序提出抗诉的刑事申诉案件, 经人民法院重新审理作出判决或裁定, 刑事申诉检察部门经审查认为仍有错误, 需要提出抗诉的; (17) 人民检察院在办理刑事赔偿案件时, 发现原刑事案件处理决定确有错误, 影响赔偿请求人取得赔偿的重大、复杂案件, 刑事申诉检察部门立案复查后提出审查处理意见的; (18) 本院办理的重大、复杂刑事赔偿复议或者赔偿监督案件, 以及由本院作为赔偿主体的重大、复杂赔偿案件; (19) 应当回避的人员, 没有自行回避, 当事人、法定代理人也没有申请其回避的; (20) 有关法律规定或者检察长认为可以提请检察委员会审议的。
需要注意:不应当提请的。 (1) 与案件有关的重要事实、证据应当查清而未查清的; (2) 下级人民检察院检察委员会没有明确意见, 或者超过半数委员意见一致且检察长同意多数委员意见的; (3) 检察长或者分管副检察长根据承办检察官或者检察官办案组的意见, 按照相关法律法规规定可以作出决定的; (4) 案件事实清楚、证据确实充分、争议不大, 检察长在职权范围内可以作出决定的; (5) 下级人民检察院就具体案件的事实认定问题向上级人民检察院请示的; (6) 检察长在职权范围内委托副检察长、专职委员、承办检察官作出决定的 (确属重大、疑难、复杂, 难以决定的, 可以由检察长或者检察委员会决定) 。
二、检委会讨论重大事项的范围
要明确检察委员会讨论的重大事项有哪些, 必须要区分检委会与党组会、检察长办公会的职责范围。一般地讲, 党组会讨论决定的问题主要是党内的重要事项, 如贯彻落实党的路线、方针、政策, 政治思想工作, 组织人事工作, 宣传教育工作, 纪检监察工作;等等。检察长办公会的议事范围主要是行政管理工作, 如规章制度、车辆管理、后勤装备、财务、基建工作, 等等。检委会要讨论决定的重大问题则主要是如何强化检察职能, 加强法律监督, 保证法律的正确实施等方面的重要事项。提请的重大事项, 具体来讲:
(一) 应当提请检委会审议的重大事项:
贯彻执行国家法律、重大方针政策;拟提交同级人民代表大会及其常务委员会审议的工作报告、专项工作报告及议案;上级人民检察院工作部署、重大决定;制定本地区检察业务、管理等规范性文件;部署本地区重大专项工作和重大业务工作;总结检察工作经验, 研究检察工作中的新情况、新问题;以本院名义制发的业务部门专项工作报告;法律、司法解释和法规规定或者检察长认为需要提请检察委员会审议的其他重大事项。
(二) 可以提请检委会审议的重大事项:
按照有关规定, 向上级检察院请示以及提请上级检察院复议的事项;审议下级检察院请示的重大事项以及下级检察院和同级人民法院提请复议的事项;对司法办案数量、质量和效果的综合分析报告;拟向最高人民检察院选送的指导性案例以及司法解释选题;检察委员会办事机构对检察委员会决定执行情况督察督办的报告;法律、司法解释和法规规定或者检察长认为可以提请检察委员会审议的其他事项。
注释
1 李学武, 殷耀刚.检察委员会制度专业化改革之路径[J].人民检察 (湖北版) , 2016.1.
扩展动态范围 篇4
在数字无线通信系统中, 接收信号载波与本地载波之间常存在较大的频率偏移。工程中, 常使用锁频环对频率偏移进行初始捕获, 再使用锁相环行频率跟踪。其中锁相环的频率捕获范围及环路噪声由环路带宽决定。环路带宽越大, 频率捕获范围越大, 但同时环路噪声也越大, 从而对接收的性能造成影响。考虑到环路噪声的影响, 在低信噪比情况下, 对于常用的QPSK 调制方式, 频率捕获范围只能达到符号速率的1‰左右。而在载波恢复中, 要求锁频环能够快速收敛, 这样经常就会使锁频环的剩余频率偏移超过锁相环的频率捕获范围。因此, 在捕获过程中, 直接由锁频环切入锁相环, 极有可能会导致锁相环路不能入锁。这时就需要扩展锁相环的频率捕获范围。文献[1]中H.SARI提出的鉴频鉴相算法虽然可以扩展锁相环的频率捕获范围, 但所需要的信噪比较高。在低信噪比情况下, 在工程实现中可以通过对鉴相输出做FFT运算扩展锁相环频率捕获范围。
首先利用锁频环纠正较大的频率偏移, 然后停止锁频环并在锁相环开环情况下对鉴相输出做FFT运算, 根据运算结果计算出载波频差, 最后关闭锁相环进行锁相和跟踪。
1算法原理
以QPSK调制方式为例, 在解调端对接收到的信号进行正交解调, 解调后零中频信号表示为:
r (t) =I (t) +jQ (t) =[b (t) +n (t) ]ej2πfdt。
式中:fd为接收信号载波与压控振荡器输出本地载波的频差;b (t) 为发端调相信号 (对于QPSK, b (t) 的相位为π/4、3π/4、5π/4或7π/4) ;n (t) 为加性高斯白噪声。
锁频环中的频差估计采用延迟相乘法, 这种方法适用于既无时钟信息又无数据信息的情况。设匹配滤波后的采样信号为x (n) , 其误差函数表达式为:
u (n) =Im (x (n) x* (n-1) ) 。
利用该方法, 在系统时钟没有恢复之前, 可以采用4倍过采样实现频差估计。
在数字实现的COSTAS环中, 鉴相器首先对符号速率采样的输入信号进行去调制运算:
pM (n) = (I (n) +jQ (n) ) M。
将pM (n) 的虚部用作鉴相器输出的误差信号, 实部用于锁相环的锁定指示 (对于QPSK, M=4) 。
为了避免乘法运算并消除输入信号幅度对锁相环的影响, 在工程实现中对输入信号的处理如下:首先, 通过查表得到输入信号的相角, 再乘以M取消相位模糊度, 然后再查正弦表与余弦表得到sin和cos值。sin值用作鉴相器输出的误差信号, cos值用于锁定指示。COSTAS环鉴相算法如图1所示。
2鉴相特性
对于QPSK信号, COSTAS环的鉴相输出为:
e4 (n) =sin{arg[ (I (n) +jQ (n) ) 4]}。
假定归一化频差Δf/fs=0.01时, 鉴相器输出为一正弦波。对复数
d4 (n) =cos{arg[ (I (n) +jQ (n) ) 4]}+
jsin{arg[ (I (n) +jQ (n) ) 4]}。
做N=1 024点FFT, 得到鉴相器输出频谱的最大点对应的频率f=0.04fs。由于QPSK的鉴相周期为π/2, 相位模糊度为4, 可以得出频差值Δf=f/4=0.01fs, 与假设频差值相同。
再假定归一化频差Δf/fs=-0.01时, 鉴相输出频谱的最大点对应的频率f=-0.04fs, 同样根据相位模糊度可以计算出QPSK的频差值Δf=f/4=-0.01fs, 也与假设频差值相同。
对于BPSK, 鉴相周期为π, 相位模糊度为2, 相应的频差值Δf=f/2。对于8PSK, 鉴相周期为π/4, 相位模糊度为8, 频差值Δf=f/8。
通过以上方法可以将QPSK信号锁相环的频率捕获范围扩展到符号速率的±12.5%。由于是对鉴相器做N=1 024点FFT, 因此每一个点代表的频率为符号速率的1/1024。对于QPSK, 频差的精度理论上可以估计到0.25‰, 能够满足低信噪比下锁相环对剩余频率偏移的要求。
同理, 对于BPSK, 锁相环的频率捕获范围可以扩展到符号速率的±25%, 频差的精度可以估计到0.5‰;对于8PSK, 锁相环的频率捕获范围可以扩展到符号速率的±6.25%, 频差的精度可以估计到0.125‰。
3仿真分析
根据以上分析, 在MATLAB中对QPSK调制方式进行了性能仿真。
设信号源为随机信号, 信道为加性高斯白噪声信道, 成形滤波与匹配滤波均采用平方根升余弦滤波器, 滚降因子a=0.3。接收信号的初始频差为符号速率的90% (即初始归一化频偏为0.9) , 接收信噪比 (Es/N0) 为3 dB。在捕获时间限制在1 000个符号周期以内时, 锁频环的收敛过程如图2所示。
由图中可以看出, 锁频环剩余频偏的峰峰值在符号速率的10%以内。低信噪比的情况下, 由锁频环切入锁相环, 锁相环路失锁的概率较大。对锁相环鉴相输出作FFT运算, 可以将锁相环的频率捕获范围扩展到符号速率的±12.5%。
假定锁频环的剩余归一化频率偏移为0.01, 有噪声情况下, 鉴相器输出信号的频谱如图3所示。
图中最大点对应的归一化频率即为假定值0.01。对该方法仿真1 000次, 都可以将归一化剩余频偏限制在符号速率的1‰以内。将FFT运算得出的频偏值与锁频环估计的频偏值相加后去控制NCO, 再将NCO输出的sin值和cos值送入图1信号入口处的复乘法器并关闭锁相环, 就可以实现接收载波的捕获与跟踪。
4结束语
数字载波恢复中, 在锁频环收敛以后对COSTAS环的鉴相输出做N=1 024点FFT运算, 不但可以实现扩展锁相环频率捕获范围, 而且可以使剩余频偏精确到符号速率的1‰以内。适合低信噪比下的大范围的频率捕获工作。
参考文献
[1]SARI H, MORIDI S.A New Class of Frequency Detectors for Carrier Recoveryin QAMSystems[J].IEEE Trans.Commun., 1988, 36 (9) :1035-1043.
[2]SHAH B, HOLMES J K.Comprison of Four FFT-Based Frequency Acquisition Techniquesfor Costas Loop BPSKSignal Demodulation[J].IEEE Trans.Commun., 1995, 43 (6) :2157-2166.
扩展动态范围 篇5
据了解, 2008年中国医药城与江苏北科生物科技有限公司投资上亿元, 打造亚洲最大的综合性干细胞库, 一期建成10万人份, 并面向全省开展干细胞储存及技术服务。2009年初, 启动建设了干细胞库二期工程, 建成后可储存100万人份干细胞, 是江苏省干细胞产业化项目重要组成部分。二期在开展干细胞储存的同时, 还承担江苏省干细胞与生物治疗公共技术服务平台建设, 是集干细胞采集、储存和临床应用于一体的综合干细胞库。目前主要集中于新生儿脐带中提取的如脐带间充质等干细胞的储存, 全省二级甲等以上医院都具备采集技术, 有这方面需求的用户可以通过登陆江苏省干细胞库的网站、或拨打400-8879-120咨询电话两途径了解相关储存服务。
干细胞是再生医学最重要的生物资源。在干细胞临床应用方面, 目前的研究已证实, 干细胞可以用来治疗中风、老年痴呆、糖尿病、股骨头坏死等疾病。近年来, 北科以日益扩大的干细胞库容为依托, 已临床科研应用脐带间充质干细胞4万份, 治疗1万多病例, 总有效率85%以上。随着江苏省干细胞库二期工程的启用, 全省乃至全国更多的患者将因此获益。
扩展动态范围 篇6
模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种新型级联H桥型AC-AC功率变换装置[1],不仅具有易扩展、高可靠性、低谐波和可四象限运行等特点,而且能节省移相变压器和大容量滤波装置。M3C克服了传统矩阵变换器缺乏中间储能元件和电压传输比为0.866的限制[2],通过模块化可应用于高电压、大功率等级,作为功率变换核心设备在风电等大规模可再生能源的柔性接入与互联[3]、远距离低频或分频输电[4,5]、电力牵引[6,7]及变频调速[8,9,10]等领域得到越来越多的关注。
M3C每个H桥子模块单元都是强非线性、多变量耦合系统,并且M3C存在9种环流路径[11],所以子模块直流侧电压均衡和电流控制是M3C拓扑研究的重点和难点。M3C稳态运行时,子模块交/直流侧因无功交换而产生受4种固有频率影响的电容电压波动[12],低频率功率波动导致电容充(放)电周期变长,波动幅值趋大,不利于系统正常运行;M3C低频运行时需抑制输出二倍频电容电压波动,对应的电流(电压)控制量与输入/输出相电压(电流)耦合产生频率更为复杂的纹波电压,其中当输出/输入频率比接近1/3时,差频(输入频率与输出三倍频之差)电压波动趋于无穷大阻断了M3C低频率的连续运行[13,14]。实际上关于M3C输出/输入频率比等于或接近1/3时低频率连续运行频率范围的问题研究对于M3C拓扑的推广与应用有重要的实际意义。文献[6]将3×2阶M3C应用于输出频率为50/3Hz的无变压器铁路供电系统中,取得良好的经济效益。文献[4,15]将M3C功率变换技术拟应用到低频输电(如1~20 Hz)或分频输电(50/3Hz)中以显著提高交流线路输电容量。文献[16]将M3C应用到大功率电机调速领域,可解决MMC低频大功率场合需叠加额外功率的应用局限[17]。上述M3C应用仍需克服1/3频率比所带来的低频连续运行范围受限的问题。
目前国内外研究多集中在建模仿真与解耦变换等方面,但对低频连续运行问题探讨较少。文献[1]提出输出/输入频率比等于1/3的特例工况时,桥臂功率中的差频功率变为对称有功分量会造成桥臂有功功率难以独立平衡的问题。文献[13]从3×3阶M3C的行、列两种控制维度,通过双αβ变换将9种环流量解耦成4种独立电流量,并改变4种电流瞬时值来开环抑制输出二倍频和上述差频纹波电压,但该电容电压解耦变换暂无法直接反馈控制电容纹波电压,电流解耦变换也难以反映固定矢量组合桥臂之间的环流信息,会影响内部环流的反馈抑制。
本文提出一种基于电容电压分层解耦控制和桥臂电流独立控制的M3C控制方案:电压外环通过直接反馈控制输出二倍频纹波电压(或瞬时功率),并闭环实现电流指令重构,消除了1/3频率比及其附近的不连续工作点,提高了M3C低频率连续运行频率范围;电流内环采用桥臂电流直接反馈控制,可以实现输入/输出电流的间接解耦控制。最后本文通过半实物实验验证了该方法的有效性。
1 M3C基本原理
如图1为典型3×3阶M3C拓扑结构,9个桥臂支路均由N个H桥子模块和一个电感L级联而成,子模块电容值为C。
图1中udjxy为xy桥臂第j个子模块电容电压的开关周期平均值,θ和φ分别为输入/输出功率因数角,α为交流两侧相电压初始相位差,σx和σy分别为输入/输出相电压或电流的对称相位角。下标x=a,b,c和y=u,v,w。各电气量正方向如图1所示。设输入/输出相电压(电流)为三相对称正序正弦波,可表达为:
假设M3C各桥臂支路电气参数对称,稳态时各子模块电容电压相等,取值为ud,即,桥臂支路子模块直流侧总电压为udc=Nud,各子模块静态占空比设为Dxy=(ux-uy)/(Nud)。
理想情况下,桥臂电流、输入/输出相电流分别为:
忽略桥臂电感压降,桥臂端电压近似满足:
以受控源形式表示桥臂交流端口输出电压,可得简化的输出y相M3C结构如图2所示。
由图2可见,y相桥臂结构相似且相互独立,对y相桥臂电流控制方法可以应用到三相M3C中。
2 低频率工况下M3C电容电压波动对比分析
下面分析M3C输出低频率运行时三种不同控制方法下的电容电压波动,对比说明M3C低频率连续运行存在的问题及本文方法的可行性。
1)方法1:电容纹波电压处于不控状态,即采用传统MMC电容电压平均值(或直流量)反馈控制模型,仅调整各子模块直流侧有功功率平衡,即满足:
在式(6)的基础上,由各子模块交/直流侧瞬时功率守恒可得稳态情况下其电容电压波动,如附录A式(A1)所示,从能量角度可以看出:桥臂功率pxy中各频率成分均能够影响电容电压波动大小;中各频率成分也能够反映出pxy的变化规律。其中由输出相电压、电流作用形成的波动功率耦合到桥臂直流侧,会激发出输出二倍频电容电压波动为:
由文献[12]电容电压稳态分析知,为系统固有的4种电压波动之一,因频率成反比,当ω2→0(即)时,子模块电压波动幅值关系有,说明在M3C低频率运行时,各子模块2ω2频率电容电压或其瞬时功率的不控状态将限制方法1的应用。对于电压电流双闭环系统,方法1下的电压外环可看作仅电容电压直流量反馈可调的电压源,记方法1下子模块电容电压波动为
2)方法2:采取抑制措施。
由于源自输出波动功率参与输出相间功率交换。因此在方法1有功平衡的基础上,方法2以主动抑制在输出相间的低频率交换为基本思路[13,18],对进行控制。选用输入功率uxix中ix的有功分量作为控制量,以xy桥臂为例,输入有功电流控制量设为,桥臂瞬时功率变为:
由式(8)中抑制关系得:
由式(9)得,幅值包络线实际跟随,所得ω1±2ω2两种频率电流分量幅值相等,即在抑制方面作用相当,且均为环流量不影响输入/输出侧;适用于输入/输出任意功率因数工况,可以解决文献[13]类似电流控制量(αβ坐标系下)不适用于输出无功工况的问题;此时方法2电压外环可看作电容电压直流量和幅值可调的电压源。假设环流与桥臂交流端口电压作用形成的环流功率为,padd耦合到桥臂直流侧将产生电容电压波动,即
由式(10)可知,环流功率padd激发的2ω2频率纹波电压可用来抵消系统固有的,其中,即在抵消方面等价;环流功率padd还将不可避免的激发其他频率电压波动,其中ω1-3ω2,ω1-ω2和2(ω1-ω2)差频性质纹波源于由所形成的环流功率成分。当ω2在[0,ω1]区间由0单调递增至ω2→ω1/3时,ω1-3ω2将取代2ω2成为最低波动频率,在环流功率幅值一定的情况下,ω1-3ω2频率与其电压波动幅值的反比例关系导致,即输出频率ω2=ω1/3成为[0,ω1]区间内M3C的一个不连续频率工作点,因此在ω2=ω1/3及其附近会阻断M3C低频率连续运行,严重制约了方法2的应用范围,这是方法2存在的主要缺陷。M3C应用于分频输电(50/3 Hz)、变频调速等特定频率或较宽输出频率范围领域时迫切需要抑制。记方法2下子模块电容电压波动为
3)方法3:采取同时抑制的改进措施。
对于可采用两种类型的抑制措施:①间接措施是依据式(10)中ω1-3ω2频率电压或瞬时功率分布规律调整输入相间的ω1-3ω2频率功率交换,但采用输入(输出)频率的电压(电流)作控制量会耦合产生其他差频性质纹波频率,如ω1-5ω2,2ω1-4ω2,ω1-ω2等,反而增加了更多不连续频率工作点而恶化低频率运行工况,这也是系统固有ω1-ω2差频电压波动[12]难以抑制的限制因素。②直接措施是根据稳态时Δix1xy-与输出电压作用形成的低频率环流功率会激发ω1-3ω2频率纹波电压的特征,消除Δix1xy-并保留Δix1xy+,该方法保持了M3C低频率运行的连续性,避免在不连续工作点附近的来回控制切换;按照式(9)直接叠加Δix1xy+的开环方法,需要涉及输出功率因数、输入/输出相电压夹角以及电压电流幅值与频率等信息的实时检测,实现难度较大,为此本文提出一种基于电流重构的直接抑制措施,可闭环合成所需的Δix1xy+。
首先将Δix1xy±按照图1所示3×3阶M3C矩阵的行列展开,得到9个桥臂电流中Δix1xy+和Δix1xy-两种电流成分的表达式,如附录A式(A3)所示。由相位矩阵M1和M2可得Δix1xy中的Δix1xy+和Δix1xy-排列规律为:二者在ay/by/cy方向上均为正序分布,在xu/xv/xw方向上分别为负序、正序分布;在au/cv/bw,bu/av/cw及cu/bv/aw三组特定桥臂组合中均有:Δix1xy+为正序,Δix1xy-为零序。根据Δix1xy+和Δix1xy-在不同输出相桥臂之间的错位对称分布,可提取并消除特定桥臂组合中Δix1xy的零序分量Δix1xy-得到Δix1xy+,无需通过复杂的正负序等坐标变换或附加额外的陷波器等专门提取Δix1xy+。因此定义上述三组特定桥臂组合中Δix1xy的零序电流分量Δix1xy-为:
利用Δixy+x1替换Δixyx1以补偿Δixyx1在抑制方面的作用,按照式(11)重构Δixyx1为Δixy′x1,最终以3×3阶M3C矩阵的行、列展开,得到Δixy′x1控制规则为:
显然,重构电流Δixy′x1中不含ω1-2ω2频率分量,对应的纹波电压不含ω1-3ω2频率成分,即方法3在保持正常抑制(即方法2)的基础上,既消除了M3C在ω2=ω1/3附近的不连续频率工作点,又避免增加新的频率断续点,使M3C在整个低频率段可连续运行,此时电压外环可看作电容电压直流量和幅值可调、主动可控的电压源。方法3下的子模块电容电压波动为
3 M3C控制方法
3.1 M3C解耦控制方法
文献[18]应用传统模块化多电平分层解耦思想,在abc坐标系下对M3C进行了详细的控制分析,基本原理是将外电路对子模块直流侧的影响看作受控电流源,桥臂电流分解为输入/输出电流成分和内部环流成分,通过控制桥臂电流内环中输入电流的三种对称分量(从M3C行和列角度)调整三相整体、相单元及桥臂单元三级功率平衡。但该文献仍然面临方法2存在的问题,本文在此基础上提出一种通过调整输出相间平衡实现电流指令重构的控制方案,在附录A分析了重构电流对分层控制的影响。
方法3是建立在M3C有功功率已平衡的基础上,为将其进一步结合到实际输出相间有功平衡控制中,需假设Δix1xy′中的Δix1xy分量仍含有与ux同频同相的有功电流成分,以调整各相桥臂的有功功率分配。从而Δix1xy′中除含有ω1+2ω2频率电流量以消除ω1-3ω2频率纹波电压外,还含有ω1频率的有功电流分量以控制输出相间电容电压均衡。由附录A中M3C控制量的选取原则可得,实际控制中令桥臂电流ixy可分解为:
式中:ixP,Δix2xy均为输入电流有功分量。
设定ixP,Δix1xy′和Δix2xy分别用于调节M3C三相整体、输出相间及桥臂间的功率平衡。为避免桥臂电流中环流成分影响输入/输出侧,须满足环流约束条件:
由附录A解耦约束分析得,ixP,Δix1xy′和Δix2xy相互独立且环流成分满足约束条件。结合式(4)和式(13)可知:有效控制桥臂电流ixy既可独立控制桥臂电流中的输入/输出相电流、内部环流三种电流成分,也可实现输入/输出相电流的间接解耦控制。
将各电流控制量代入式(8),可得M3C总有功功率、输出相间及桥臂间功率分配的表达式分别为:
式中:Ism,ΔIxysm1,ΔIxysm2分别代表ixP,Δix1xy′,Δix2xy的幅值;ph1为频率为2ω1的功率成分;ph2为主要频率为ω1±ω2,2ω1,ω1+3ω2和2(ω1+ω2)的功率成分。
结合式(15)—式(17)和附录A功率控制约束分析可得:电流重构不影响三个层次有功功率控制的独立性,各层电容电压可以实现解耦控制,其中Δix1xy′可同时调节输出相间有功功率和2ω2频率功率交换,并能直接控制,实现了电容电压平衡与方法3的统一控制。
3.2 基于电流重构的M3C控制实现
本文M3C控制方法通过电压电流双闭环控制系统实现,以u相为例,如图3所示,系统分为多层次电容电压平衡控制和桥臂电流控制,其中电流重构方法结合在相间平衡控制中,图3中省略的子模块电压均衡控制与MMC方法类似。uxyAV,uyAV和uallAV分别代表xy桥臂、y相桥臂和三相桥臂所有子模块电容电压的平均值,上标ctrl代表控制器输出,星号代表指令值,iy*为负载条件决定的输出相电流指令,取输入相电压相位信号cosx为ux/Usm。本文在桥臂电流中叠加有功电流前馈指令用以提高系统动态性能,幅值为:
对应式(15)—式(17)设计的三级电压外环中,三相整体及u相桥臂间平衡控制均采用电容电压直流量反馈,可设计为PI调节器;而相间平衡控制因涉及电容电压纹波抑制,本文采取直流量和低频纹波电压混合反馈,反馈通道无需滤除低频纹波,避免了低通滤波器(LPF)在ω2→0工况下的设计难题[18],为降低甚至消除稳态控制误差,相间平衡控制器设计为PI和PR并联的复合控制器,其传递函数为w(s)=Kp+KI/s+Krs/[s2+(2ω2)2],复合控制器输出功率参考中含有准确的低频纹波功率信息,经电流重构消除不连续频率工作点ω2=ω1/3后可得到相比开环方式[13]更为准确的电流指令,使M3C在整个低频率段(含ω2=ω1/3及其附近频率)能够连续运行。电压外环输出作为桥臂电流指令,经电流控制器最终产生xy桥臂PWM占空比信号dxy,通过载波移相PWM发生器实现各H桥子模块的开关控制。
4 仿真计算分析与半实物实验验证
下面结合M3C低频率工况时电容电压波动与频率关系的仿真计算分析,对本文所提控制方法进行半实物实验验证,其中控制器由Rtlab OP5142模拟系统实现,10kW M3C主电路由ML605目标机模拟,两者同步互联,对应的丰富IO口方便实现电压电流等反馈及控制。电路与实验条件为:桥臂子模块数N=4;串联电感L=10mH;子模块电容C=2.4mF;输入频率f1=50Hz;输入交流侧电压幅值Usm=311V;输出交流侧电压幅值Urm=400V;额定输出相电流Irm=17A;子模块电容稳态电压ud=200V;PWM载波频率fca=5kHz;额定功率PN=10kW。
1)仿真计算分析。按照文中M3C低频率工况下电容电压波动的理论分析,为观察M3C稳态时输出频率变化对电容纹波电压幅值的影响,对比分析方法1,2和3的三种电容电压波动
为不失一般性,设定输出额定有功电流工况,并选取2ω1频率纹波电压幅值为基准值,得到电容电压波动幅值的相对值如图4所示。可以看出:当ω2→0时(即)时,方法2和3相对方法1纹波电压幅值显著降低,两种方法在抑制方面效果相近;随着ω2增大至ω2→ω1/3时,方法2纹波电压幅值趋于无穷大,而方法3仍可以有效抑制ω1-3ω2频率纹波电压,使得电容电压波动幅值低于方法1和2,因此方法3可消除ω2→0和ω2→ω1/3附近的不连续工作点而显著增加整个低频段的连续运行区间,但方法1和2难以实现相同效果;随着ω2进一步增大,当ω2→ω1时ω1-ω2频率纹波成为主导波动,且由输入/出电压电流交叉耦合产生的低频功率所激发,其产生机理及抑制策略异于输出频率为低频工况[12],三种方法均无法有效抑制ω1-ω2频率纹波,需另行处理[14],目前M3C控制难以做到ω2∈[0,ω1]各频率纹波电压统一抑制。当时,上述差频纹波将变为高频率波动,对系统连续工作影响不大[12,14]。为避免混淆,本文研究2ω2和ω1-3ω2为低频率时不连续运行工况,重点抑制ω1-3ω2纹波电压以扩大低频率运行频率范围,故选取ω2/ω1∈[0,0.5],此时
以上仿真结果与前述电容电压波动分析的理论相符。
2)半实物实验验证。为验证本文所提方法的有效性,参照前述电路与实验条件,对下列5种工况进行验证。
工况1:在输出额定有功电流条件下,M3C输出5Hz(接近0Hz),t=0.45s时由控制方法2切换至方法3。
工况2:在与工况1同等条件下,M3C输出16Hz(接近50/3Hz),t=0.9s时由控制方法2切换至方法3。
工况3:M3C输出25Hz,采用方法3且含前馈电流(式(18)),t=0.2s时输出侧由额定感性无功电流切换至有功电流。
工况4:M3C输出25Hz,采用方法3但不含前馈电流(式(18)),t=0.2s时输出侧由额定感性无功电流切换至有功电流。
工况5:在输出额定有功电流条件下,M3C输出50/3Hz的特例工况。
工况1和2的实验波形如图5和图6所示,工况3—5的波形如附录B图B1—图B3所示。
对比工况1和2得:方法2和3切换平滑,当时二者纹波电压抑制效果相近,电容电压幅值为2ω2频率包络线,与桥臂电流趋势一致,方法3相比方法2包络线内部波动频率更高,加速了2ω2频率功率的交换,有效抑制了低频纹波;当ω2升至接近ω1/3时,方法3较方法2明显抑制了ω1-3ω2频率电压波动,总电容电压波动下降了约65%,输入相电流的正弦度更高,使M3C在ω1→ω2/3时能连续运行。
由工况3和4得:M3C可稳定运行在输出为25Hz工况,叠加有功电流前馈指令(式(18))后,功率突变时电容电压和输入相电流控制的动态响应速度显著提高;额定无功或有功稳态时电容电压波动始终在5%以内,剩余的纹波电压频率主要为ω1-ω2。
由工况5得:在ω2=ω1/3特例时,方法3可有效控制ω1-3ω2频率(直流量)成分功率或电压,M3C电容电压、输入/输出电流控制性能优良。
上述实验结果验证了理论分析、仿真计算分析的有效性,表明本文M3C控制方法在不影响子模块直流侧有功平衡的基础上消除了ω2→0,ω1/3附近的不连续频率工作点,使M3C在整个低频率段可连续运行。
5 结语
当输出频率ω2→ω1/3时,M3C不能连续平稳跨越ω2=ω1/3及其附近频率点,并且存在2ω2频率纹波电压连续抑制被阻断的问题。为解决该问题,本文提出一种基于电容电压分层解耦控制和桥臂电流独立控制的M3C控制方案。电压外环通过复合控制器直接反馈控制输出相间的2ω2频率纹波电压(或瞬时功率),并闭环重构相间平衡控制电流指令,在不影响子模块直流侧有功平衡和2ω2频率纹波电压抑制的基础上,消除了1/3频率比及其附近的不连续工作点,提高了M3C低频率连续运行的频率范围。电流内环采用桥臂电流反馈控制,避免了复杂的解耦变换,可实现了输入/输出相电流的间接解耦控制。本文最后通过半实物实验验证了该方法的有效性。
扩展动态范围 篇7
大型风力机的可靠性是影响其运行成本和效率的最重要因素[1]。风力机叶片在运行时不仅承受离心力、弯曲应力、空气动力、热应力等作用,还受到冰霜雨雪的侵蚀和雷击闪电的破坏,风力机叶片蒙皮容易产生微小裂纹,当微小裂纹扩展至临界长度后会快速失稳扩展,最后导致叶片断裂,给风力机的安全运行带来严重威胁[2]。风力机叶片裂纹故障已成为大规模风场中普遍存在的安全隐患。
应力强度因子是直接判断裂纹扩展状态的重要参量,但以往的裂纹故障识别研究未能考虑复合材料的塑性影响[3,4]。有学者尝试运用声发射(acoustic emission,AE)信号来检测裂纹缺陷[5,6]。由于裂纹在扩展过程中所释放的AE信号将发生反射、散射、模式转换以及受到传播介质和传感器频响特性的影响,所以运用常规的信号处理技术难以从AE信号波形来认识声发射源的本质特征[7]。20世纪90年代,小波分析方法被引入到AE信号处理技术中,其中研究的热点问题主要集中在如何提取信号的非平稳、非线性、非高斯型特征上[8]。传统的声发射检测技术认为信号是以某一固定速度传播的,而风力机叶片的复合材料具有较强的各向异性,因此难以明确获得AE信号特征参数与裂纹扩展状态之间对应的评价机制。
为了研究风力机叶片裂纹在动态扩展过程中AE信号特征与叶片可靠性之间的映射关系,本文首先分析了影响裂纹尖端塑性区应力强度因子的因素,通过风力机叶片蒙皮张开型裂纹扩展试验,采集扩展裂纹AE信号,采用小波分析方法消除AE信号中的噪声来分析裂纹在动态扩展时的信号时频特征,从而实现复合材料中裂纹动态扩展的特征参数识别。
1 裂纹尖端塑性区的应力分析
本文所研究的风力机叶片为玻璃钢复合材料,经典断裂理论并不适用于这种复合材料的裂纹尖端应力场。当叶片某点出现应力无限大时,应力以产生裂纹的形式释放能量。根据弹性力学,理想线弹性材料的裂纹尖端应力函数U应满足协调方程[9]:
在极坐标系下,裂纹尖端相应的周向正应力σ0、径向正应力σr和剪切应力τ的解析解分别为
式中,r、θ分别为径向距离和周向角度。
本研究中所加工的裂纹是张开型裂纹(Ⅰ型裂纹),此时风力机叶片的裂纹尖端满足如下边界条件:
将式(3)代入式(2)可解得
式中,KⅠ为Ⅰ型裂纹的应力强度因子,它与坐标无关,是裂纹尖端应力状态的度量参数。
在裂纹的延长线方向(θ=0°)有
在裂纹的垂直方向(θ=90°)有
式(5)～式(6)说明Ⅰ型裂纹正前方和垂直方向的应力场均具有r1/2奇异性。由上述分析可知,裂纹应力场随着径向距离r的增大迅速衰减。若传感器安装位置不当,AE信号将难以采集。因此试验前需要调整传感器与预制裂纹的位置,以保证信号采集系统对裂纹AE信号的顺利捕捉。
对于大多数工程材料,其裂纹尖端的塑性区域尺寸λ远远小于裂纹长度L,因此可不考虑塑性影响,上述理论仍然适用。此时叶片的弹性裂纹尖端应力场有[9]:
在r=λ的塑性区边缘处,初始微小裂纹正前方塑性区内的σr等于其初始屈服应力σrs,式(7)积分后可得
由式(8)可得塑性区尺寸为
若忽略裂纹的塑性区影响,Ⅰ型裂纹在距离塑性区边缘较远处的应力强度因子KⅠ表示为[9]
式中,σr∞为塑性区外径向应力。
本文所研究的风力机叶片早期微小裂纹尺度L与其塑性区尺度λ数量级相当,所以必须考虑裂纹塑性区的应力场影响。由于裂纹尖端附近有塑性变形,其裂纹的有效尺寸将比真实尺寸L大,且风力机叶片的交变载荷与塑性区应变有关,因此式(10)中K1的修正值如下:
式(11)中的系数A与加载速率和裂纹形状有关。将式(9)代入式(11)可得
比较式(10)和式(12)发现,修正后的KIs与加载应力、材料性质和裂纹尺寸有关。当考虑裂纹尖端塑性区影响后,裂纹尖端应力状态受到径向正应力σr和初始屈服应力σrs的影响程度更大、更复杂。式(12)在大多数实际情况下是难以求解的,特别是对于复杂环境力作用下,裂纹尖端的应力场不再随外载荷的增大而呈线性增大规律,即AE信号的频谱范围随着载荷变化的规律不再呈现简单的线性关系。
由于试验研究已明确材料性质和裂纹尺寸,因此,如果再能确定裂纹扩展状态所对应的加载历史和提取AE信号波形的特征参数,那么研究风力机叶片初始裂纹扩展规律是有可能的。鉴于此,本文的试验研究从激励源(加载方式)、传播介质(材料塑性区)、裂纹形状三个影响因素来综合分析应力产生和传播与AE信号特征之间的关联机制。
2 AE信号的特性分析和处理方法
裂纹扩展的AE信号是一种突发型非平稳信号,其相应的处理方法与信号类型和传播特性有关[10]。假设沿x方向传播的某单位幅值AE信号u(x,t)由两个频率分别为ω1和ω2的单一模态导波组成,则该信号可以表示为[11]
式中,k(ω1)x、k(ω2)x分别为频率为ω和ω2处该模态的波数;i为模态的阶数。
若定义:
则式（13)可写为
由式(15)可以看出,AE信号u(x,t)可以分解为一个反映群速度的调制信号和一个反映相速度的指数型信号。一般认为,应力波在薄板结构中传播时起主要作用的是一阶弯曲波和一阶扩展波,此时采集的AE信号由于模态和频散少,处理相对容易[12]。但对于风力机叶片这类复合材料,常采用高频传感器,且风力机叶片属于杆状构件,厚度相对于其宽度并不小,此时u(x,t)是高阶弯曲波和高阶扩展波叠加后的信号。
由于扩展波速度快、离散小,不同频率的波以同样的速度传播。而弯曲波速度慢,以频率谐波形式传播,扩大了频率范围,为AE信号的特征提取带来了很大的困难。因此本文采用小波分析方法,根据AE信号中不同频率分量所具有的不同时变特性进行特征提取,此时AE信号u(x,t)的小波变换定义如下:
式中,ψa,b(t)为小波变换的基函数,参数a和b分别称为平移参数和尺度参数。
裂纹的扩展是能量不断累积所致,所有的声发射过程均为突发过程,因而在对AE信号进行处理时,目前最常用的办法是对参数按幂级数作离散化,即a=2j,b=k2j(j=0,1,2,…;-k=…-2,-1,0,1,2…),则小波变换基函数可写成:
如前所述,由于式(15)中AE信号u(x,t)为调制信号和指数型信号的叠加,而且具有突发瞬态性,这就要求所选择的小波基具有紧支性和快速衰减特性[13],以提高AE信号在频域内的局部分析能力,所以本文在处理试验采集的裂纹扩展AE信号时优先选择具有紧支性和快速衰减性的小波基。
3 风力机叶片的裂纹扩展试验
3.1 试件制备和试验装置
试件全长1000mm,蒙皮平均厚度为6mm,平均宽度为65mm。根据裂纹尖端塑性区应力场的分析结果可知,裂纹扩展时应力波的产生和传播与试件材料、加载条件、萌生裂纹形状有关。
试验前首先制作试件A,根据风力机叶片的材料试件分为两种。试件A1和A2采用普通玻璃钢复合材料,试件A3和A4在每个层间杂乱分布增韧短纤维。试件均由机加工方式来预制裂纹,试件A1和A3加工裂纹的长度为L=1mm,试件A2和A4加工裂纹的长度为L=5mm,裂纹平均深度均为H=1mm。
试验装置如图1所示,叶片根部紧固,在P点处施加载荷,用静态应变仪在加载点P测量载荷。试验温度为20℃,整个试验过程无其他影响试件裂纹扩展的环境因素。采用美国PAC公司的PCI-2声发射采集系统,采集系统由谐振式AE传感器、前置放大器、主放大器、数字信号模拟器构成,采样频率为2MHz。
试件B1～B4的材料和预制裂纹尺寸分别与试件A1～A4对应,但是加载条件不同。试件A、B的加载频率均为10Hz,其他加载条件如表1所示,表中的载荷和破坏应力为每种试件的平均值。
试验表明,A、B试件的破坏应力近似,分别为无裂纹叶片破坏应力的66%和68%(试件基底为环氧树脂,其抗拉强度均为90MPa),说明风力机叶片的断裂与其层间是否增韧、初始裂纹尺寸和加载条件没有明确关联,需进一步分析风力机叶片裂纹发生扩展时的应变规律。
3.2 扩展裂纹的形貌分析
将试件在如图1所示的装置下进行裂纹扩展试验。随着试验的进行,初始裂纹缺陷产生一系列变化,先是闭合或张开,继而出现微裂区,并由内部缺陷逐渐扩展直到演化为失稳破坏,在裂纹扩展至叶宽1/3时停止施加载荷,记录试件的裂纹扩展形貌如图2所示。
比较图2a～图2d可知,试件A1和A2的扩展裂纹近似平行,而试件A3和A4裂纹的扩展角较大,说明在初始裂纹长度相同的情况下,层间加强材料增大了扩展阻力,有更好的抗裂纹扩展特性。比较图2a、图2c可知,裂纹初始长度L=1mm,塑性区影响较大,裂纹首先平行起裂,但试件A3扩展到一定尺度后增大了扩展角,降低了横向扩展的可能性。而如图2b、图2d所示,当初始裂纹长度L=5mm时,已超过了塑性区尺度,因此塑性影响减小,试件A4甚至在蒙皮平面上出现分支裂纹。分支裂纹对主裂纹扩展没有直接影响,但却消耗了更多的能量,因此材料的裂纹扩展阻力增大,说明材料因素(纤维含量、倾斜角等)更大地影响了裂纹扩展,而初始裂纹的尺寸对材料扩展特性的影响较小。
从图2a、图2b来看,材质相同的试件初始裂纹的长度越大,则扩展裂纹变形越快,裂纹从起裂时的不稳定扩展演变为稳定扩展的时间明显缩短。比较图2c、图2d可知,由于材料中的增韧纤维增大了扩展阻力,杂乱分布的层间纤维使裂纹的扩展方向很随机,而裂纹初始尺寸对其影响不大。图2e～图2h说明当载荷增大后,试件B和试件A的裂纹增长量无明显差异,当载荷增大后,裂纹扩展并没有增长,反而有所下降。如图2e、图2f所示,说明普通叶片的试件在载荷增大后裂纹仍近似平行扩展,加载条件和裂纹尺寸对裂纹扩展几乎没有影响。比较图2c、图2d和图2g、图2h发现,加强型叶片的扩展方向明显变化,起始裂纹从加载的瞬间开始就不再平行扩展,在稳定扩展阶段就出现分支裂纹,且存在着较为严重的变形,说明加强型叶片材料加载条件与裂纹扩展的关系较大,而与裂纹的初始尺寸关系不大。
上述裂纹扩展形貌说明,影响风力机叶片扩展最主要的因素是材料,其次是加载条件,而裂纹的初始尺寸对裂纹扩展的影响很小。当循环载荷超过材料的屈服极限时,裂纹尖端应力和扩展速度与施加载荷不呈线性关系,这与裂纹尖端塑性区的应力分析结果吻合。
3.3 扩展裂纹AE信号的处理
由扩展裂纹的形貌分析结果可知,材料对裂纹的平面扩展阻力影响最大,为明确特征频率范围与施加载荷的关联,本文采集了试件A3、B3裂纹稳态扩展瞬间释放的AE信号,如图3、图4所示。
从图3和图4可以看出,稳定阶段的裂纹扩展信号频率较为丰富,高阶弯曲波在空间以不同频率扩散时可能导致振幅有所衰减;而且由于持续时间变长,到达时间延迟,频率成分有可能向低频偏移,为提取波形中的特征频率带来困扰。
研究表明,小波基Daubechies8、Symlets8和Coiflets5具有紧支性和快速衰减的特性[14,15],本文选取这三种小波基分别对扩展裂纹AE信号进行处理,并用处理结果的信噪比(SNR)和均方根误差(RSME)作为评价标准(表2)。图5、图6是采用三种小波基对扩展裂纹AE信号进行处理的结果。
由表2可知,试件A3采用Daubechies8小波基函数处理后,信噪比(SNR)为38.1064,比采用Symlets8提高了20.4%,均方根误差(RSME)为0.0035,比采用Symlets8小波基函数降低了62.4%。根据表2的比较结果,针对风力机叶片这种复合材料的稳定裂纹扩展AE信号,采用Daubechies8小波基函数的处理效果最好,采用Coiflets5小波基函数的处理效果最差。
从图5和图6的处理结果也可看出,当小波基函数为Daubechies8时,信号特征幅值明显,谐波较少;如图5b和图6b所示,采用Symlets8小波基函数时,虽然特征频率明显,但高阶弯曲波在低频区的幅值略有偏移,且谐波较多、幅值衰减明显;如图5c和图6c所示,采用Coiflets5小波基函数时,次谐波丰富说明高频噪声未被消除。
通过比较信号的SNR、RSME和波形情况,采用Daubechies8小波基函数处理后的信号更能显现信号的特征频率。如图5a所示,频谱中最大幅值集中在50kHz处;如图6a所示,试件B3的材料和裂纹初始长度与A3相同,但最大载荷和加载比均比A3大,频谱范围扩展到50kHz～75kHz范围内,最大幅值对应特征频率仍为50kHz,但是幅值从22mV增大到了27mV。比较图5a和图6a可以看出,当载荷条件改变后,裂纹稳态扩展的特征频率不变,但频谱范围扩大,幅值随载荷增大非线性增大。
4 结论
(1)研究发现对于层间有增韧材料的风力机叶片而言,影响裂纹稳态扩展的最大因素是材料,其次是加载条件,而裂纹的初始尺寸对裂纹扩展的影响最小,说明增韧类的加强材料有更好的抗裂纹扩展特性,大量短纤维桥联存在于裂纹经过的所有层间,因此增大了断裂能,阻断了基体裂纹扩展的轨迹。
(2)当载荷增大后,普通叶片的试件裂纹扩展并没有增长,反而有所下降,裂纹仍近似平行扩展,说明加载条件和裂纹尺寸对普通叶片的裂纹扩展几乎没有影响。
(3)对于层间夹杂有增韧材料的试件,稳态扩展阶段就出现严重变形的分支裂纹,说明加强型叶片的加载历史与裂纹扩展的关联较大。不同试件的裂纹特征频率均集中在50kHz处,当载荷增大后,裂纹稳态扩展的特征频率不变但频谱范围扩大到50kHz～75kHz,说明加载历史将影响裂纹尖端应力的能量分布。
(4)针对风力机叶片这种复合材料的裂纹稳定扩展AE信号,比较了采用不同小波基函数处理AE信号的信噪比和均方根误差,结果表明,采用Daubechies8小波基函数的处理效果最好,采用Coiflets5小波基函数的处理效果最差。
(5)本文所研究的裂纹深度较小,表面裂纹孤立、稳定且不互相贯通,因此蒙皮上的裂纹扩展仅限于二维平面,仅为张开型裂纹,对于其他类型的多裂纹扩展问题还有待进一步研究。
摘要：首先推导了风力机叶片裂纹尖端塑性区的应力强度因子,确定了影响裂纹扩展的主要因素,然后根据裂纹扩展时的声发射信号特性,探讨了声发射信号的特征提取方法。在试验中分析了不同试件的裂纹形貌特性,并针对采集的裂纹扩展声发射信号,比较了不同小波基函数对声发射信号特征提取的影响,提取了裂纹动态扩展的特征频率,从而建立了声发射特征参数与声发射源之间的关联机制,为风力机叶片状态监测和早期预警提供理论依据。