几种常用水声信号的特性研究

水声信号是水下导航定位通信的主要信息载体,对其特性进行研究尤为重要。水声常用信号主要有连续波信号、线性调频信号和双曲线调频信号,研究了这三种常用信号的时域、频域以及功率谱波形,对它们的模糊函数、模糊度、模糊函数ξ=0和τ=0截面进行了计算,研究了这三种信号的自相关函数及小波时频分析,研究结果表明实验结果与理论值符合较好。

Analysis and Algorithm Simulation of Forward-link CDMA Signal Spectral Regrowth

Closed-form expressions for the spectral regrowth of CDMA signal passing through a nonlinear amplifier with a digitally modulated carrier are derived using the power series and statistical methods of high-order cumulant. The technique yields an analytical expression for the autocorrelation function of the output signal as a function of the statistics of the input signal transformed by a behavioral model of the amplifier. The third-order nonlinearity is expressed in terms of IP3 to include the memory effects of the circuit in-band and out-of-band reactance. The analysis is based on a time-domain model of the signal and the model is used to derive the power spectrum density and other statistical properties of the CDMA signal. Such analytical results are useful in finding optimal operating conditions of the power Amplifier.

高层结构-混联Ⅱ型惯容阻尼耗能体系减震性分析

针对高层结构中设置混联Ⅱ型惯容阻尼器组成耗能体系的随机响应分析复杂的问题,提出了结构位移及阻尼器阻尼力响应的封闭解,并基于所获得的封闭解探究了实模态振型数对分析精度的影响和在原结构层间位移超限楼层设置阻尼器能有效减震的布置策略。首先,根据混联Ⅱ型惯容阻尼器力学构造图及设置方式,建立阻尼器阻尼力与结构节点水平位移的微分型本构关系进而重构耗能体系的地震动方程。其次,利用实模态解耦法获得高层结构简明等效的动力学参数,运用功率谱二次式分解法推导出结构节点相对于地面的绝对位移、竖向构件层间位移及阻尼器阻尼力等响应的功率谱精确二次式解进而推导出耗能体系基于双过滤白噪声激励下系列响应的0~2阶谱矩简明封闭解。最后,通过算例,验证了所提封闭解的正确性;研究了实模态振型数对系列响应谱矩分析精度的影响和阻尼器设置位置对结构减震效果的影响。研究表明:对于多自由度结构响应分析时,建议采用原结构自由振动分析时质量参与系数累计达100%时所对应的振型数,可获得稳定的精度和提高大型复杂结构设置混联Ⅱ型惯容阻尼器的响应的分析效率;通过在原结构层间位移超限楼层或连续多层层间位移超限的楼层中间隔一层设置参数合适的混联Ⅱ型惯容阻尼器可有效降低结构的地震动响应,所提惯容阻尼器设置策略具有较好的经济性。所提解析解和惯容系统在高层结构的设置策略可为混联Ⅱ型惯容阻尼器在实际工程应用中提供有益的参考价值。

基于脑电特征的船员抑制功能变化研究

目的探讨长期处于密闭环境下对船员抑制功能的影响及其神经电生理机制。方法采集受试者完成情绪Stroop色词测验时的行为学数据和脑电数据。从心理和生理的角度比较航行时间长组船员和航行时间短组船员在受到正性、中性、负性情绪诱发后的Stroop效应量和准确率,以及脑电信号功率谱密度。结果和结论在行为指标上,刺激类型主效应显著(F(1,42)=3.331,p=0.041),中性刺激下两组的准确率高于正性、负性刺激;在脑电指标上,两组之间在delta、beta频段呈现出正性、中性和负性情绪诱发下的功率值显著差异;在正性、负性与中性情绪刺激的诱发下,delta、theta和beta频段呈现出功率值显著差异。长期在密闭环境下工作和生活的船员尚未出现显著的行为学抑制功能衰退,但脑电功率出现了区域性的改变,差异主要集中在航行时间长的船员中(77.7%)。文章的创新之处将情绪Stroop范式与功率谱密度相结合来探究长期处于密闭环境下船员的抑制功能变化。

多模态超声评估妊娠期糖尿病患者胎盘功能的价值

目的探讨晚孕期频谱多普勒超声、三维能量多普勒超声(3D-PDU)及剪切波弹性成像(SWE)评估妊娠期糖尿病(GDM)患者胎盘功能的价值。方法选择GDM患者58例为GDM组,年龄24~38岁,平均年龄30.7岁;孕龄28~40周,平均孕龄34.7周;孕前身体质量指数(BMI)18.3~33.7 kg/m^(2),平均BMI 23.6 kg/m^(2);空腹、口服葡萄糖后1 h、2 h血糖分别为3.97~6.58、7.45~13.17、4.62~12.82 mmol/L,平均血糖分别为5.20、9.94、8.34 mmol/L。正常孕妇70例为对照组,年龄21~42岁,平均年龄29.6岁;孕龄28~41周,平均孕龄35.1周;孕前BMI 16.2~32.0 kg/m^(2),平均BMI 22.8 kg/m^(2)。常规超声检查胎儿双顶径、头围、腹围、股骨长、胎龄、胎儿体质量、胎盘厚度、羊水量。应用频谱多普勒超声获得胎儿脐动脉(UA)、大脑中动脉(MCA)及孕妇子宫动脉(UtA)的血流参数[收缩期/舒张末期峰值速度比(S/D)、搏动指数(PI)、阻力指数(RI)],计算脑-胎盘比(CPR);通过3D-PDU获得胎盘能量指数[血管血流指数(VFI)、血流指数(FI)、血管指数(VI)];应用SWE测得胎盘中央及边缘的平均弹性模量(E)。比较两组数据,绘制受试者工作特性(ROC)曲线对各参数进行评价。结果GDM组与对照组检查时胎儿双顶径、头围、腹围、股骨长、胎龄、胎儿体质量、胎盘厚度、羊水量比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。两组孕妇产次、分娩方式和新生儿出生体质量、Apgar 1 min和5 min评分比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。与对照组比较,GDM组不良妊娠结局的发生率升高(25.9%vs 11.4%),UtA血流参数升高(S/D:1.94±0.30 vs 1.82±0.18;PI:0.73±0.16 vs 0.65±0.11;RI:0.48±0.06 vs 0.45±0.05),GDM组胎盘能量指数降低(VI:11.76±2.92 vs 15.81±2.98;FI:33.44±2.80 vs 34.79±2.50;VFI:3.94±1.05 vs 5.53±1.20),GDM组胎盘中央及边缘E升高(5.94±0.89 vs 4.81±0.65;6.12±1.01 vs 4.88±0.71),差异均有统计学意义(P<0.05);两组UA、MCA血流参数(S/D、PI、RI)及CPR比较,差异无统计学意义(P>0.05)。ROC曲线分析结果显示,UtA-PI、胎盘VFI、胎盘中央E在单一模态超声中诊断价值较高,三项联合评估的曲线下面积(AUC)为0.914,对GDM诊断价值较单一参数明显提高。结论频谱多普勒超声、3D-PDU、SWE可评估晚孕期GDM患者胎盘功能,多模态超声联合应用可提高诊断效能,为GDM的临床管理提供参考。

非平稳地震动过程模拟的谱表示-随机函数方法

在Priestley演变谱理论的基础上,采用随机函数的思想,建立了一类新的全非平稳过程模拟的谱表示-随机函数方法。在谱表示-随机函数方法中,实现了用2个基本随机变量即可精确表达原随机过程的目的。通过选取基本随机变量的离散代表点集,可以直接由演变功率谱密度函数生成具有给定赋得概率的代表性样本集合。以全非平稳地震动加速度过程的演变功率谱为例,验证了方法的有效性和优越性。最后,结合概率密度演化方法,进行了Duffing振子的随机地震反应分析与抗震可靠度计算。

多个车辆荷载作用下桥梁演变随机振动分析

将桥梁简化为两端简支的欧拉-伯努利梁模型,考虑两自由度车辆移动系统,以桥面结构表面不平度功率谱密度函数作为输入,建立了多个移动车辆系统-桥的耦合力学分析模型。通过状态空间理论和演变随机过程一般理论,应用模态分析法,给出了整个车-桥耦合系统演变随机响应的求解方法,推导得到了桥梁截面位移和截面弯矩均方值响应和演变功率谱密度函数的理论公式,并结合算例分析,讨论了在不同桥梁跨度、不同桥面等级、不同车辆移动速度下桥梁跨中位移均方根值响应的变化规律。

导电梁在磁场中的磁弹性随机振动

根据磁弹性基本理论和连续体的随机振动理论,得到了在外加磁场中通有随机电流的梁的磁弹性随机振动方程。给出了导电梁在耦合场中的洛伦兹力及力矩,并将洛沦兹力的耦合项假设为梁的一种阻尼,另一部分假设为随机分布载荷,对梁的位移响应进行了分析。以简支梁为例,分别得到了外加磁场中通入平稳和非平稳随机电流时简支梁的位移响应的均值、自相关函数、功率谱密度函数等数字特征。最后以一个通有理想白噪声平稳随机电流的简支梁为实际算例,对其位移响应的功率谱密度函数进行了计算。图形形状的改变表明了耦合项对梁的功率谱密度函数的影响,据此可知通过控制随机电流和磁场可以达到控制梁的随机振动的目的。

非平稳随机过程功率谱密度初探

提出了非平稳过程功率谱密度的概念。证明路面谱密度就是非平稳随机过程Wiener过程的功率谱密度。该结果对路面仿真以及为车辆振动提供输入激励的实时性和真实性具有很重要实际价值。

金刚石工具与石材摩擦磨损动态特性分析

以电镀金刚石工具和石材为摩擦副,在MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机上测试金刚石工具在室温条件下的干摩擦磨损性能,用Hv-1000显微硬度计测量石材的显微硬度。应用随机过程中的相关性从自相关函数、功率谱密度函数两方面对测得的摩擦因数进行分析。结果表明,石材硬度越大,摩擦因数越大;摩擦因数随着主轴转速和所施加的载荷的增加而增加,当转速大于200 r/min时,摩擦因数为平稳随机过程;载荷对摩擦因数的功率谱密度影响较小,主轴转速对摩擦因数的功率谱密度影响较大。

随机场的随机谐和函数表达

首先证明,采取随机谐和函数表述二维随机场,则当随机波数与相位服从独立均匀分布、幅值由随机波数和目标功率谱密度共同决定时,随机谐和函数的功率谱密度精确地等于目标功率谱密度.对这类随机谐和函数的平稳性和渐进正态性进行了讨论.进而,将二维随机场的随机谐和函数表达推广至多维,给出了统一表达式.最后,通过数值算例验证了采用随机谐和函数表述随机场的正确性.

地震动功率谱与反应谱的转换关系

本文详细评述了现今常用的几种加速度反应谱与功率谱的转换关系，对于小阻尼单质点体系而言，考虑到输入地震动是一非平稳的随机过程，又由于其传递函数的窄频带滤波特性，它的加速度反应将是一窄频带的非平稳随机过程。对于峰值系数水平的超越不是独立的，而是成群超越。据此本文考虑非平稳效应和对峰值系数水平的成群效应，对前人的转换关系进行了修正，并基于随机振动理论，给出了对工程上常用的频率平稳、强度非平稳的地震动模型的功率谱和反应谱的转换关系。此转换关系对于长、短持时的地震动记录和反应谱长、短周期部分以及不同阻尼比的反应谱都能给出精度较高的结果。

随机过程的随机谐和函数表达

研究了随机过程的随机谐和函数表达及其性质.首先证明了当随机谐和函数的频率分布与目标功率谱密度函数形状一致时,随机谐和函数过程的功率谱密度函数等于目标功率谱密度函数.进而,证明了随机谐和函数过程的渐进正态性,讨论了趋向正态分布的速率,并采用Pearson分布研究了一维概率密度函数的性质.与已有的随机过程谱表达方式相比,采用随机谐和函数表达,仅需要很少的展开项数,即可获得精确的目标功率谱密度函数,从而大大降低了与之相关的随机动力系统分析的难度.最后,以多自由度体系的线性和非线性响应分析为例,验证了随机谐和函数模型的有效性和优越性.

四轮非平稳随机激励路面模型的研究

考虑路面不平度等级、车型和车速,并基于路面的空间功率谱密度分布和实测拟合的左右轮路面激励相干函数,构建了四轮非平稳随机激励时域路面模型,探讨了由于忽略上截止频率对左右轮路面相干函数的影响而导致的左右轮路面模型高频成分丢失的问题,提出补偿方法,使左右轮路面输入模型满足路面的各向同性和左右车轮路面输入的相关性要求。

随机过程的第二类随机谐和函数表达

发展了随机过程的第二类随机谐和函数表达并研究了其性质.证明当随机频率与相位服从独立均匀分布而幅值由频率与目标功率谱密度决定时,随机谐和函数过程的功率谱密度函数精确地等于目标功率谱密度函数.研究第二类随机谐和函数过程的渐进正态性,讨论趋向正态分布的速率,并采用Pearson分布研究1维概率密度函数的性质.研究表明,第二类随机谐和函数同第一类随机谐和函数具有相似的性质,且由于第二类随机谐和函数频率为均匀分布,应用更为方便.以多自由度体系的线性和非线性响应分析为例,验证了随机谐和函数模型的有效性和优越性.

桥面平整度对大跨度悬索桥车桥耦合振动的影响

桥面平整度是影响车桥耦合振动的关键因素之一。基于分离法,以车轮与桥面板接触点为界,将车桥耦合振动系统分为车辆、桥面平整度和桥梁结构3个子体系,并假定桥面平整度是均值为零的平稳高斯随机过程;结合DR-PSD函数建立了很平整、一般平整和粗糙3种桥面平整度模型。结合车桥耦合振动分析程序,以某大跨度悬索桥为对象,研究了3种不同桥面平整度下桥梁结构各部分的动力响应特性。研究结果表明:组成大跨度悬索桥各部分的主塔、加劲梁、主缆和吊索,其各自对应的冲击系数之间存在明显的差异,而同一条件下相同部位的内力与位移冲击系数也有较大的差异;车桥耦合振动过程中桥面出现较大的横向位移,对桥面行车安全构成威胁,内力高频交变的主缆及吊索等关键结构易出现疲劳,对此应给予高度关注。

强激光光学元件表面功率谱密度函数估计

在扼要描述了光学元件表面轮廓测量中功率谱密度（ＰＳＤ）函数的基本概念、公 式和应用基础上，重点讨论了光学元件表面低频和中高频空间频率ＰＳＤ对光场分布的影响， 并给出了强激光光学元件表面ＰＳＤ函数曲线的几个实测结果。

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面功率谱分析和摩擦磨损特性研究

对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工微观形貌进行功率谱分析和摩擦磨损特性研究。利用平面磨床M7120对精磨后45#钢工件材料进行喷射精密光整加工;用TALYSURF5轮廓仪测量加工后的微观几何参数值;用扫描电镜观察表面微观形貌变化;用功率谱密度函数评价磨削加工和光整加工表面的微观形貌特征;利用MG-2000型销-盘式高速高温摩擦磨损试验机研究表面形貌对摩擦磨损的影响。结果表明,磨粒喷射精密光整加工均化和改善了工件表面的波纹度,降低了工件表面粗糙度值,提高了工件表面的形状精度;光整加工表面摩擦因数和磨损量与磨削加工表面相比明显降低,表面质量明显改善,从而提高了零件的使用寿命和精度保持性,摩擦磨损实验结果和功率谱密度分析相吻合。

拓扑优化机载控制台的整机随机振动分析与试验

机载控制台是飞机电子设备的重要组成部分,随机振动是使其结构失效的主要因素。基于ANSYS Workbench软件平台对某机载控制台所处的实际工作环境进行随机振动模拟分析,分别获得了传统设计、拓扑优化设计下控制台整机方向的位移、等效应力云图;对拓扑优化控制台进行随机振动可靠性试验,获得了某特征点的随机振动加速度响应曲线。模拟分析和实际可靠性测试结果表明:拓扑优化控制台结构刚度大、动态性能好,满足强度要求,结构设计合理、可靠;所建立的有限元分析模型是合理的,所获得的仿真结果是可信的。这为机载设备的设计提供理论参考。

基于改进的期望值最大化自适应光学图像多帧迭代去卷积算法

为提高自适应光学图像复原的效果,基于期望值最大化理论,提出了一种基于改进期望值最大化(EM)算法的自适应光学(AO)图像多帧联合去卷积算法。通过建立多帧AO图像退化的数学模型,推导出基于相位误差并随时间变化的点扩散函数(PSF)模型,根据图像功率谱密度及约束图像支持域的方法对AO图像进行去噪处理。应用AO成像系统参数与正则化技术相结合对EM算法进行改进,建立多帧AO图像联合去卷积的代价函数及其参数估计的优化模型。利用所建模型对模拟图像和实际观测的AO图像进行图像复原实验验证文中算法的复原效果。实验结果表明,与Wiener迭代盲去卷积、Richardson-Lucy迭代盲去卷积算法相比,文中算法迭代次数减少14.3%,估算精度有了明显提高,辨识出了AO图像的PSF,复原出了清晰的观测目标图像。研究结果对实际AO图像复原有一定的应用价值。