北京航空航天大学学报

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陈阳, 蔡国飙, 张振鹏, 夏继霞

2010, 36(10): 1135-1139.

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摘要:
针对某双组元统一推进气路系统采用的高压卸荷膜片式减压器,建立起有限体积瞬变仿真模型,并搭建起减压器特性研究系统的模块化仿真模型.针对试验过程中出现的振荡现象,借助数值手段阐明了各结构和控制参数对减压器工作稳定性的影响,得出了减弱振荡的各种措施:减小阀芯质量,增大高、低压腔体积,增大弹性元件材料的阻尼系数,减小反馈孔直径,增大膜片刚度.与试验和相关文献研究情况的对比证实了某些措施的有效性.

一种预测驾驶员操纵行为的建模方法

谭文倩, A.V.Efremov, 屈香菊

2010, 36(10): 1140-1144.

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摘要:
在飞机设计中,应用驾驶员数学模型预测飞机飞行品质是避免人机系统出现不良耦合的重要途径之一.驾驶员神经网络模型是利用飞行模拟实验数据建立的驾驶员模型.基于该模型,针对纵向单通道俯仰跟踪任务,详细讨论了具有不同增益、不同短周期振荡频率飞机构型的驾驶员操纵行为变化规律.研究结果表明:对于特性相似的飞机构型,其驾驶员操纵特性也相似.因此,提出了一种利用相似构型的驾驶员操纵行为特性建立驾驶员预测模型的方法.通过对预测模型进行精度评价,可以证明采用本方法能够获得比较满意的驾驶员操纵行为特性预测结果.

一种惯性信息辅助下的GPS快捕方法

林恒, 张秋莎, 杨功流, 祝露峰

2010, 36(10): 1145-1148.

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摘要:
全球定位系统(GPS,Global Positioning System)信号的捕获时间直接影响高动态环境下GPS接收机的使用性能.在分析传统的外部信息辅助GPS捕获方法的基础上,提出了一种在惯性信息辅助下进行快速捕获的方法,该方法由粗捕获和精捕获构成.详细分析了该方法的实现方法和性能,进行了MATLAB/Simulink系统级仿真及蒙特卡罗仿真试验.仿真结果表明:在保证码相位捕获精度和提高频率分辨率的前提下,运用该方法可以显著缩短GPS接收机搜索捕获的时间,提高接收机的动态性能,相对无外部信息辅助的情况总捕获时间缩短至2%~3%.

视觉导航中陀螺仪辅助特征点匹配算法

徐超, 范耀祖, 沈晓蓉

2010, 36(10): 1149-1152.

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摘要:
为了解决视觉导航中无摄像平台条件下特征点匹配不准确的问题,提出了一种利用导航系统中陀螺仪输出辅助进行特征点匹配的方法.构建了陀螺仪角速度输出与特征点坐标变化之间的关系,分别采用相关系数匹配和双向匹配进行特征点匹配和匹配检验,通过插值计算得到亚像素精度的匹配结果;分析了该方法的各种误差来源,并对陀螺仪输出误差和摄像机焦距误差的影响大小进行了分析.实验表明:相对于SIFT (Scale Invariant Feature Transform)方法,此处提出的匹配方法准确性有了较大提高,并且在原系统基础上不需要增加额外设备,具有较好的实用性.

基于迟滞鲁棒性的自动车队队列稳定性控制

高峰, 肖凌云, 王江峰

2010, 36(10): 1153-1157.

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摘要:
基于车辆纵向迟滞动态模型,对自动车队队列稳定性以及控制方法进行分析研究.建立考虑迟滞因素的车辆纵向迟滞动态模型,在此模型的基础上建立基于固定时间间距策略的滑模控制器和比例积分微分(PID,Proportion Integration Differentiation)控制器,然后依据队列稳定性判断准则分别对两种控制器进行队列稳定性分析并分别得到相关的队列稳定性条件.定量比较分析和仿真比较分析结果显示,PID控制器具有更强的迟滞鲁棒性.

柔性飞机大变形状态飞行载荷分析

潘登, 吴志刚, 杨超

2010, 36(10): 1158-1161.

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摘要:
飞行载荷分析中综合考虑了结构大变形的几何非线性效应以及曲面气动力效应.飞机结构由相互连接的可以表征任意变形的几何非线性欧拉梁表示,升力面由展向以及弦向分布的涡环网格表示.计算时通过曲面网格动态跟踪结构的变形不断修改气动力影响系数矩阵,反复迭代求解气动力和结构变形直至结构变形收敛.给出了风洞试验机翼模型以及无约束定常平飞模型算例.计算结果表明:在小变形阶段该方法与线性计算方法的结果基本一致,非线性效应不明显;大变形阶段由于曲面气动力的非线性效应,计算结果与线性方法的有显著差别.分析表明该方法在大变形阶段的计算结果比线性结果更为合理,数值计算时间短,适合于工程快速分析.

N₂O/C₃H₈点火器初步实验

王栋, 郭红杰, 梁国柱, 刘尹

2010, 36(10): 1162-1165.

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摘要:
为了研究氧化亚氮与丙烷的点火特性,首次提出了N₂O/C₃H₈火炬式点火方案,设计、加工了点火器,并组建了点火实验系统,在不同的流量和余氧系数下进行了点火实验.结果表明:点火方案可行,喷嘴设计合理,雾化效果和余氧系数是决定点火器能否点燃的关键,余氧系数在0.222~0.321内点火器能可靠地被重复点燃并形成稳定的点火火炬.实验为N₂O/C₃H₈点火器的进一步研究提供了参考,并为以后实现该点火器对发动机的成功点火奠定了基础.

超声速横向气流中燃料雾化的数值模拟

刘静, 徐旭

2010, 36(10): 1166-1170.

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摘要:
对超声速横向气流中燃料雾化过程采用欧拉-拉格朗日方法进行了数值模拟,气相场用欧拉法计算,液相场采用拉格朗日粒子跟踪方法计算,通过方程源项考虑液相对气相的影响.在液相的拉格朗日计算中采用改进的混合雾化模型来研究雾化过程.针对超声速横向气流中雾化的特点,结合雾化机理和实验测量结果,对原有的混合雾化模型进行了改进,并将改进后的计算结果与TAB(Taylor Analogy Breakup)模型和Reitz波模型的计算结果进行了对比.结果表明:改进的混合雾化模型的计算结果与实验测量值符合较好,更适合用于超声速横向气流中燃料雾化的数值模拟.

无人直升机多天线通信信道建模及性能分析

谭征, 张晓林

2010, 36(10): 1171-1175.

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摘要:
在单天线航空信道模型的基础上,提出了一种无人直升机多天线通信信道的统计模型.分析了信道的时延扩展、多普勒扩展和角度扩展特性,研究了机身对天线的遮挡效应及多天线信号之间的干涉问题.根据模型特点建立了一种准确有效的仿真模型,给出了延迟功率谱、空间相关性、多普勒功率谱和机身遮挡效应的仿真方法.利用该模型在途中飞行、任务区盘旋和起飞/降落这3种飞行状态下对单天线和多天线信道的误码性能进行了对比仿真分析,验证了差分空时编码在无人直升机多天线通信系统中的良好性能.该模型可用于无人直升机多天线通信系统的调制和编码技术研究.

水上行走机器人腿部静力学分析

王淑慧, 吴立成

2010, 36(10): 1176-1179.

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摘要:
水上行走机器人仿生水黾,利用腿部产生的表面张力在液体表面站立和行走.通过静力学分析可计算机器人载重能力,并给出腿部形状设计准则.建立了水上行走机器人支撑腿的静力学模型,分析了表面张力最大值条件即水面打破条件,提出了腿部支撑力及其最大允许入水深度的计算方法.采用该方法,使用Matlab计算得到了几种不同材料的表面张力与接触角关系曲线,计算了几种材料支撑腿的支撑力及其允许入水深度的最大值,并通过与实验数据相比较,验证了计算方法和结果的正确性.

改进免疫算法在函数优化中的应用

孙学刚, 贠超, 崔一辉

2010, 36(10): 1180-1183.

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摘要:
在对已有克隆选择算法的抗体行为特征分析的基础上,提出了一种新的偏心动态免疫克隆算法(EDICA,Eccentric Dynamic Immune Clone Algorithm).利用进化过程中子代抗体比父代抗体更靠近最优解的启发性信息,提出偏心变异策略,使抗体更快地靠近最优解域.引入控制因子,通过动态调整变异搜索半径的方法,在进化初期加大步长以加快搜索速度,而在后期减小搜索粒度以提高优化精度.采用超球体混沌变异策略以克服各向异性的不利影响并提高全局搜索能力.实验结果表明:EDICA不仅能够准确地找到静态函数的多个最优点,而且还能以较高的精度锁定和跟踪动态函数的最优点.

榫连结构的高应力梯度及破坏分析

魏大盛, 王延荣

2010, 36(10): 1184-1188.

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摘要:
某燕尾形榫连结构的分析表明叶盘榫齿/榫槽接触区边缘存在较高的应力梯度,接触应力的有限元解同网格疏密程度密切相关.通过建立一系列不同密度网格的模型,对此问题展开有限元建模分析,以改善接触应力的求解精度,同时深入讨论材料弹塑性对接触应力的影响.在弹塑性接触应力分析的基础上,采用断裂力学方法建立了榫连结构高应力梯度位置的破坏分析模型,判断裂纹的萌生及扩展方向,以进行结构的强度及寿命分析.

非线性系统的结构选择及其参数的集员辨识

和丽清, 孙先仿, 邱红专

2010, 36(10): 1189-1193.

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基于支持向量回归和RBF(Radial Basis Function)神经网络,研究了带有未知但有界噪声的非线性系统的集员辨识问题.推导了噪声界以及支持向量个数与ε-不敏感参数之间的关系,给出了利用噪声界选择ε-不敏感参数的方法.描述了通过支持向量回归选择RBF神经网络规模的方法.该方法以Gaussian核函数作为径向基函数,支持向量作为径向基函数的中心构建RBF神经网络.运用改进的OBE(Optimal Bounding Ellipsoid)算法对RBF神经网络的权值进行辨识,得到与给定输入输出数据和噪声界序列一致的一类RBF神经网络.仿真算例验证了算法的有效性.

基于比例分配的过驱动碟形飞行器滑模控制

张友安, 邬寅生

2010, 36(10): 1194-1198.

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摘要:
为了避免一些执行机构提前出现饱和,针对具有位置约束的过驱动碟形飞行器,按照执行机构的约束范围,提出了一种比例分配策略.基于该策略,可以使双输入系统简化成单输入系统,并避免有执行机构提前出现饱和.考虑执行机构具有一阶动态特性和系统气动参数的不确定性,设计了滑模控制律.通过比例分配和伪逆分配的比较,得出了一种确定伪逆分配权矩阵的方法.仿真结果表明了该方法的正确性和有效性.

月球受光面上月尘静电浮扬特性分析

李雯, 崔燚, 王浚, 郑玮琳

2010, 36(10): 1199-1202.

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基于单粒子轨道理论及空间尘埃等离子体充电方程,建立了月球受光面上尘埃微粒的静态荷电模型.基于光电子能量Maxiwellian分布假设,确定了月面垂直空间电场强度和光电子鞘层内带电粒子密度的函数表达式.利用牛顿运动定律和静电场力表达式,构建了月球受光面上尘埃微粒的静电浮扬动力学模型,并进行月尘静态浮扬特性的数值计算.研究结果显示:太阳高度角与颗粒粒径是控制月尘静电浮扬发生及动力学特性的两个基本参量;月尘静电浮扬发生在月球的黎明和黄昏;随着粒径的减少,月尘颗粒的最大浮扬高度不断增加.

非均匀采样系统时基失真的一种新评价方法

梁志国, 孟晓风

2010, 36(10): 1203-1206.

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提出了在多A/D合成采样系统这种非均匀采样系统中,使用时基微分非线性和时基积分非线性概念评价采样时基失真的新方法.使用正弦波激励系统,将各个子A/D的数据分别抽取形成子抽样序列,用最小二乘正弦波曲线拟合法,获得各个子抽样序列初始相位差,该相位差对应的时间差,即是各个子A/D间的采样延迟时间,它们的一致性,即是系统的采样均匀性,体现了时基失真特性,用时基微分非线性和时基积分非线性描述.在一组仿真数据上进行的实验验证了方法的正确性.在数字存储示波器的实测数据上进行的实验验证了方法的可行性.方法可以用来评价非均匀采样系统的采样时基失真.

高空模拟试验应急管理的Petri网建模及应用

马锋, 邱菀华

2010, 36(10): 1207-1212.

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摘要:
针对我国高空模拟试验的应急管理,构建了一个应急管理工作流策略,并对这个策略进行了Petri网建模.这个模型主要包括应急停车程序和紧急停车程序.应急停车程序以保证被试发动机与试验设备的安全、同时兼顾快速停车为目标,所以主要由一些串行处理环节组成;而紧急停车程序则以快速停车为目标,所以以并行处理环节为主.模型的分析表明:模型具有可达性、合理性、自由选择性、良构性和S可覆盖性.根据这个模型,对某发动机在高空模拟试验时的应急管理进行了演练,获得了完成各个变迁需要的响应时间.分析这些时间数据,找到了在紧急停车程序的应急管理操作中影响整体应急响应时间的关键环节.同时发现,在应急停车程序中,可以根据应急事件的分级在保证发动机和试验设备的安全与应急响应时间之间找到一个折中,最大化应急管理的效果.应急程序的修改和应急培训有效地减少了关键环节的应急响应时间.

Zr-Al-(Ni-Cu)合金的非晶形成能力及热学性能

张婧, 张涛

2010, 36(10): 1213-1216.

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摘要:
采用喷射铜模铸造法研究了Ni和Cu含量对Zr-Al-(Ni-Cu)四元合金的非晶形成能力的影响.利用X射线衍射仪分析了铸态合金的相结构,利用差示扫描量热仪研究了非晶合金的热学性能.结果表明:Zr-Al-(Ni-Cu)四元合金的非晶形成能力远大于Zr-Al-Ni和Zr-Al-Cu三元合金的非晶形成能力.Zr₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5合金显示最高的非晶形成能力,其非晶形成临界直径可以达到7mm.相似元素Ni和Cu在一定比例下共存,使液态合金的熵值增加,自由能降低,从而有效提高了合金的非晶形成能力.

微量B和C对TiAl合金铸锭缩孔缩松的影响

高永, 杨莉莉, 郑立静, 张虎

2010, 36(10): 1217-1220.

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摘要:
采用真空感应磁悬浮熔炼合金、重力浇注入室温石墨模具的方法,分别制备了Ti-47Al-2Cr-2Nb,Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.8B和Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.1C 3种名义成分的铸锭.对铸锭进行成分分析并利用体视显微镜和扫描电子显微镜对铸锭的铸造收缩缺陷和组织进行分析.结果表明:Ti-47Al-2Cr-2Nb合金铸锭有很强的柱状晶生长趋势,在轴线附近区域形成分散的缩松;加入0.8%B(原子分数)后,铸锭的组织得到细化,并削弱了柱状晶生长趋势,收缩缺陷分布集中以大缩孔方式存在,显微缩松的密度和尺寸均降低.添加0.1%C(原子分数)后,铸锭的组织和缩孔缩松与Ti-47Al-2Cr-2Nb比均无明显变化.

澳大利亚东南部森林山火HJ卫星遥感监测

李家国, 顾行发, 余涛, 魏斌

2010, 36(10): 1221-1224.

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摘要:
以2009年2月发生在澳大利亚东南部的森林山火为研究对象,利用HJ-1B遥感影像识别森林山火,分析HJ-1B在林火灾害事故中的监测能力,通过对HJ-1B IRS B07设计参数及数据特点进行分析,提出适用于HJ-1B卫星林火监测的归一化火点指数(K_u)算法.研究表明:K_u值大于0.40为潜在可能的火点像元,云耀斑和地表虚假高温点是影响林火监测的主要噪声.由于HJ-1B没有获取到研究区域未着火前的影像数据,利用MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)空间分辨率为250 m的通道1和通道2计算植被指数,其结果能较好的应用于HJ-1B林火监测算法中.通过对比分析HJ-1B林火监测结果和MODIS林火产品MOD14认为,HJ-1B能更好的监测出澳大利亚东南部森林火灾,反映出火灾的局部空间分布和细节特征.

基于声发射非线性模型的损伤状态转变的评估

王宏伟, 骆红云, 韩志远, 钟群鹏

2010, 36(10): 1225-1228.

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摘要:
建立了声发射非线性模型来监测和评估16Mn钢试样在拉伸过程中的损伤状态的转变.首先,建立声发射突变模型,判断试样在拉伸过程中从弹性损伤状态转变为屈服损伤状态可能的时间点.然后,根据声发射参数的特点和突变量的变化,建立声发射突变复检模型,从而得到试样在拉伸过程中从弹性损伤状态转变为屈服损伤状态确切的时间点.试验结果表明:应用声发射非线性模型可以快速、预先预测出材料损伤状态的转变.

加速度计参数变化建模方法

黄小凯, 陈云霞, 康锐

2010, 36(10): 1229-1233.

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摘要:
通过归纳工程上常用数据建模方法及其应用特点,且结合贮存条件下加速度计零偏和标度因数试验测量数据变化规律,综合给出了建立零偏时间序列模型和标度因数回归模型的详细步骤,并据此建立了贮存条件下加速度计零偏和标度因数的变化模型,所建模型预测的数据与真实数据相比误差很小,充分验证了模型的有效性.所建模型真实地反映了零偏随机性变化规律和标度因数趋势性变化规律的特点,可以为加速度计零偏和标度因数随时间变化的补偿模型提供参考,为加速度计参数长期变化稳定性水平评价提供手段.

复杂产品研制项目标准化效益评估模型

胡千红, 褚恒之, 梁德芳, 吕鹃

2010, 36(10): 1234-1238.

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摘要:
旨在量化计算标准化工作的效益,凸显标准化工作的重要作用.通过分析复杂产品研制项目标准化工作的特点,确定标准化工作权重计算方法,建立了复杂产品研制项目标准化工作项目体系及效益指标体系.深入研究复杂产品研制项目标准化效益评估模型的构建方法,编制总效益调研问卷,收集有关型号标准化工作效果数据,构建了复杂产品研制项目标准化效益评估模型.运用本方法建立了航空领域复杂产品研制项目标准化效益评估模型,并以某型飞机研制项目的真实数据验证了模型的准确度.

模拟地热水温度对镀锌钢管腐蚀与结垢的影响

吴坤湖, 李卫平, 刘慧丛, 朱立群

2010, 36(10): 1239-1243.

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摘要:
针对地热水环境中金属管道常见的腐蚀与结垢问题,采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪等研究了不同温度的模拟地热水中镀锌钢管的腐蚀与结垢行为.结果表明:实验前期镀锌钢管的表面出现两种形貌("球"状和"针"状),不同温度的地热水中腐蚀与结垢产物的晶体形状不同,产物成分主要为Zn(OH)₂,ZnO,CaCO₃和MgCO₃;镀锌钢管表面产物的分布对镀锌钢管在模拟地热水中的进一步腐蚀有一定程度的抑制;50℃地热水中的镀锌钢管表面的腐蚀坑面积较小,而在65℃和80℃地热水中腐蚀坑面积较大,镀锌钢管的腐蚀与结垢速度随地热水温度的升高而增大.

多视场星敏感器工作模式设计

叶生龙, 魏新国, 樊巧云, 张广军

2010, 36(10): 1244-1247.

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摘要:
针对多视场星敏感器的特点设计了两种工作模式:高精度工作模式和高更新率工作模式.中央时序控制器根据指令完成工作模式配置,以相应的时序启动图像采集处理模块.结合工作模式的时序特点,在FPGA(Field Programmable Gate Array)内部设计了3个星点质心提取模块,与各自对应的图像采集模块同步运行,实现了两种工作模式下多视场星图快速质心提取.采用Cypress公司的IBIS5-A-1300作为图像传感器,基于FPGA设计了实验平台,对工作模式配置及数据更新率进行测试.实验结果表明:工作模式可灵活配置和切换,在高更新率工作模式下,星敏感器的数据更新率为传统单视场情况的3倍.

一种改进的UAV三维航迹实时规划算法

何平川, 戴树岭

2010, 36(10): 1248-1251.

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摘要:
航迹规划对于战场环境中无人机完成其作战任务具有非常重要的意义.针对真实战场环境中低空无人机的三维航迹实时规划问题,构建了一个更加真实的战场威胁精简模型;提出遗传个体的基因优劣对比度,改进一种共享小生境遗传算法中编码基因的遗传特性.经过改进,增大优化基因的遗传概率,实现提高小生境遗传算法的全局优化能力和收敛速度,增强航迹规划的实时性.对三维数字地形空间进行定长网格编码,将改进的小生境遗传算法应用于三维虚拟战场环境中的无人机航迹规划,实验验证了改进算法的有效性,并能满足在线航迹规划的实时性要求.

盘旋跟踪地面目标小型无人机控制系统设计

王洋, 刘伟

2010, 36(10): 1252-1255.

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摘要:
针对一种大展弦比、V形尾翼常规布局小型无人机盘旋跟踪地面目标飞行的飞行控制策略进行了研究.采用了一种单轴光电探测系统修正视场纵向误差,无人机航向控制修正视场横向误差的控制方法.设计了一种自适应PID(Proportion Integration Differention)控制器,并通过对无人机六自由度非线性运动模型的建模分析,进行了控制律的仿真验证,并将算法融合在盘旋跟踪飞行实验中.仿真及实际飞行实验结果表明:该控制系统在突风等大扰动的影响下获得了良好的动态性能指标,并有效地抑制了飞机姿态通道对视轴通道的耦合影响,满足了飞行任务的需求.

薄壁试件脉冲热像法深度检测模型分析

万锴, 马齐爽

2010, 36(10): 1256-1260.

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摘要:
脉冲热像法作为红外热像检测中具有定量分析能力的方法,其主要检测模型温差函数法在薄壁试件的缺陷深度检测时存在失效问题.为找出建模过程中的缺陷,以理想脉冲激励下一维有限形式的解析解替代原温差函数模型中的近似解,在温差曲线和温差导数曲线中,对模型中的核心参数峰值温差时间和峰值斜率时间的使用特性进行了比较分析.结果显示:峰值温差时间由参考点决定,而不由测试点决定,峰值温差时间不具备对缺陷深度的定量检测能力;峰值斜率时间的适用范围受到测试点与参考点实际深度之比的限制,根据给出的适用性判据公式求得该比值的上限在0.5附近,判据公式可作为使用峰值斜率时间的理论依据.