基于中子活化瞬发伽马能谱确定地层元素含量的方法

中子技术能够利用中子与物质的相互作用确定其组成等性质,广泛应用于医学、环境科学、核反应堆建设、金属矿产勘查及石油工业中。在石油天然气领域,中子探测技术主要被用于确定井孔中的孔隙度、密度和流体饱和度等参数。随着测井技术的不断发展,基于瞬发伽马射线的中子活化分析技术也已应用于井下确定地层元素含量,并成为复杂岩性和非常规油气储层获得矿物含量的唯一手段。通过归纳地层元素伽马能谱测井的方法,利用蒙特卡罗方法模拟不同地层条件下的伽马能谱,构建地层元素的标准谱库,研究奇异值分解和极大似然估计能谱数据处理方法,并利用得到的元素产额及氧闭合模型实现地层元素含量的确定。利用蒙特卡罗方法构建已知地层的伽马能谱,采用上述数据处理方法得到元素含量与地层真实元素含量误差均在4%之内,Si误差最大为2.8%,Ca最大误差为3.3%,研究结果为井下确定地层元素成分及含量提供了有效的技术支持。

一种基于天基测控的扩频安控终端算法设计

扩频安控终端采用扩频体制和传统的捕获同步算法安控处理时延长,无法满足实时性要求。因此,高可靠性、快速响应同步算法的构建是扩频安控终端的关键技术。扩频安控终端同步算法首先采用基于惯性导航+卫星导航信息辅助的部分匹配滤波与分段平均FFT谱估计结合的二维捕获算法,将惯性导航+卫星导航上报的运动状态信息转化为多普勒频偏与多普勒频偏变化率的估计值,有效缩小多普勒频偏范围,缩短了捕获时间,分段平均FFT谱估计降低了功率谱估计方差。载波跟踪环采用二阶锁频环辅助三阶锁相环,实现高机动、大范围跟踪。在此基础上,载波跟踪环、伪码跟踪环增加了防假锁判决机制,可快速跳出假锁状态。工程应用表明:采用所提基于惯性导航+卫星导航信息辅助的部分匹配滤波与分段平均FFT谱估计结合的二维捕获算法和二阶锁频环辅助三阶锁相环的载波跟踪算法,扩频安控终端的安控处理时延≤500 ms,满足实时性要求。

基于三种热处理工艺的18CrNiMo7-6渗碳钢车削参数研究

国产渗碳齿轮主体钢种已经由20CrMoTi转变为18CrNiMo7-6,因其具有优异的高强度、高耐磨性以及极高的冲击韧性,被广泛应用于制造汽车、船舶和铁路机车等行业的核心齿轮部件。由于其氮含量不易控制、加工硬化倾向大、冲击韧性不易达标,是齿轮加工中的关键加工材料。通过研究涂层硬质合金刀具干式车削不同热处理状态下18CrNiMo7-6钢的切削力,分析了三类不同材料的热处理加工工艺流程以及加工参数对三类不同热处理材料切削力影响,并通过频谱分析揭示切削参数对于低频切削力和高频切削力的影响关系。

高精密红外探硫传感器的研究与设计

根据气体的红外吸收特性,SO2的特征吸收峰所在的波长与人体红外波长范围正好重叠。因此,红外硫探测器成为了敏感元件,国内生产的红外硫探测系统测量精度不够,进口红外硫探测系统很大程度对国内进行了技术封锁。基于此,该文采用非分光红外技术,针对当前高精密红外低硫传感器最重要信噪比影响源进行了研究,优化了光源驱动、红外气室恒温控制、信号采样与微弱信号处理电路设计等,完成了一套低硫探测装置的设计,经过测试,信号的噪声波动从原来的140 uV减小到50 uV左右,检出限达到0.01 ppm,实现了低硫检测领域的技术创新,该项目成果已经成功实现量产。

高光谱成像技术快速检测生物质秸秆元素含量

为了探讨生物质秸秆元素含量的快速检测方法,该文运用高光谱成像技术,结合多种数据优选方法对生物质秸秆中N、C、H、S、O元素含量快速检测的可行性进行研究。选取玉米、水稻、小麦、油菜4种类别共计188个秸秆样本,采集其反射高光谱图像,并测定元素含量。采用竞争性自适应重加权采样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)算法选取元素检测敏感变量,提取光谱维数据,结合偏最小二乘(partial least squares,PLS)算法,建立了基于高光谱光谱维数据的元素定量分析模型,N元素采用24个变量建立模型,验证集相关系数为0.923,均方根误差(root mean square error of validation set,RMSEP)为0.196%,相对分析误差(relative analysis error,RPD)为3.11;O元素仅采用10个光谱变量建立模型,验证集相关系数为0.876,均方根误差为1.015%,相对分析误差为2.32,N、O元素的模型可以用于实际应用;C、H、S元素相验证集相关系数均小于0.80,无法实际应用分析。采用独立成分分析(independent component analysis,ICA)算法结合权重系数法,提取IC1-IC5分析图像中特征光谱波段为572.09、643.69、685.14、766.79、819.55、964.01 nm,用6个特征光谱变量建立基于高光谱图像维数据的秸秆元素定量分析模型,N、C、H、S和O 5种元素无法用于实际检测。研究结果表明,采用高光谱成像技术并应用光谱维数据结合CARS-PLS算法可以实现秸秆N、O元素的有效检测。

基于双轴加速度传感器的外弹道转速实时测量方法

旋转弹外弹道自转角速度的实时测量是弹道修正引信弹道解算器设计的重要环节之一。弹丸转速基本检测方法是利用转速传感器,通过外测或遥测进行,尚无法对每发弹进行实时测量。提出了一种测量旋转弹外弹道自转角速度的方法。即利用双轴加速度传感器提取弹丸外弹道横向加速度采样信号的功率谱,结合DSP的数字滤波,对信号做256点FFT处理,得到一组-ωt的离散序列值。试验结果与理论分析相吻合,且能满足弹上解算的实时性要求。

基于高阶谱的混凝土材料断裂声发射特征提取

针对混凝土受载时声发射信号的非高斯特性,提出了一种基于高阶谱技术的声发射信号特征提取的新方法。通过对声发射信号的双谱分析,提取了不同载荷阶段下信号的非高斯特征。以信号双谱幅值的平均值作为特征值,对不同载荷下信号偏离高斯分布的程度进行了定量分析,并讨论了不同载荷强度的混凝土声发射信号的双谱特性及非高斯特征。实验结果表明,提取的特征值反映了信号偏离高斯分布的程度,据此可以作为混凝土受载时断裂临界点的判据。通过与声发射事件等常规参数的比较,可以发现高阶谱参数具有更好的敏感性。

一种水下声信号未知频率的时延差估计方法

针对目标辐射线谱信号频率未知时的时延差(TDD)估计问题,介绍一种基于时延差方差加权的时延差估计方法。首先对接收信号进行快速傅里叶变换(FFT)分析,然后采用引导信号对每一个频率单元进行频域互相关得到每一个频率单元时延差估计初值,最后利用噪声对应频率单元互相关谱最大值随机,目标对应频率单元互相关谱最大值基本一致的特点,统计各频率单元的时延差估计结果得到最终时延差估计值。理论分析和实验结果表明:该方法具有较好的有效性,对信噪比的宽容性远好于频域互相关法,该方法为弱线谱时延差估计提供了一个参考思路。

基于马赫-泽德干涉具的激光光谱探测技术研究

实时、可靠地探测敌方来袭激光的类型和特征参数是激光告警的主要任务。相干探测技术依靠激光的相干性探测其信息,是较有效的探测技术之一。为了探测来袭激光光谱信息,设计了一种激光探测与光谱实时测量装置。该装置以相干探测技术和傅里叶光学与光信号处理为基础,使用实心小型静态马赫-泽德干涉具作为相干探测元件,它能有效地抑制背景光,无机械扫描部件,光谱检测速度快,可探测纳秒级窄脉冲激光信号;用高速DSP芯片和多通道帧减技术进行实时信息处理,实现背景噪声去除、激光探测和光谱测量。测试结果表明,运用马赫-泽德干涉具和多通道帧减技术,能实现脉冲激光探测,提高测量精度;可探测激光脉冲宽度为10 ns,波长测量误差小于10 nm。

双通道卫星通信信号快速盲检测

为适应复杂时变、低信噪比的非协作卫星通信环境,提出了基于能量谱和双谱切片的双通道卫星通信信号快速盲检测方法。首先,计算信号的能量谱进行能量检测;然后,利用能量谱快速计算双谱切片实行双谱检测;最后,综合两类方法的检测结果。该方法同时利用了信号的二阶和三阶统计信息,增加了检测可利用的信息量,有利于检测性能的提高。仿真实验表明,在相同的低信噪比条件下,该方法的检测概率比单独用其中一种检测方法提高了约10%,而计算量相对于能量检测则基本没有增加,基本满足了非协作卫星通信的快速实时、低信噪比等要求。

复杂噪声背景下谐波信号频率估计新方法

利用待测谐波信号的周期性及混沌信号能量集中在低频部分的特性,提出一种将倍频法、小波包分解与互谱分析相结合的强混沌噪声背景下谐波频率估计新方法。首先,利用谐波信号的周期性,将采样数据等距取值构造谐波信号倍频的新数据序列,且倍频谐波偏离混沌能量中心频段;其次,利用小波包分析法对新数据进行多层分解,使倍频谐波信号与混沌噪声主能量分离;最后,对谐波信号能量集中的分量进行互谱功率谱分析,估计谐波频率。该方法适用于强混沌信号与强观测噪声共存背景下的周期小信号频率估计。仿真实验结果表明:该方法十分有效,且计算量小。

线扫描式拉曼高光谱成像技术无损检测奶粉三聚氰胺

为了实现颗粒状样本的大面积无损快速检测,该研究结合拉曼光谱和高光谱技术搭建了一套线扫描式拉曼高光谱检测系统,对奶粉和三聚氰胺颗粒混合样本进行了检测研究。研究通过高斯窗平滑法和air PLS基线校正方法分别消除了拉曼光谱中的噪声信号和荧光背景,选取三聚氰胺主要特征峰(671.71 cm-1)处的单波段图像作为是否含有三聚氰胺颗粒的判断依据。研究首先对三聚氰胺产生的拉曼信号在奶粉颗粒中的穿透深度进行了检测,随后完成了10种不同浓度的三聚氰胺奶粉混合样本的拉曼高光谱采集,对特征单波段图像中各像素点的拉曼强度平均值进行一元线性分析,并对单波段图像进行二值化处理。结果显示,在三聚氰胺特征单波段图像中,感兴趣区域内所有像素点的拉曼强度平均值与三聚氰胺浓度之间线性度较高,其决定系数R2达到了0.995 4。在二值图像中,三聚氰胺颗粒的位置信息能够直观的展现。研究结果表明,拉曼高光谱成像技术具有快速、无损和大面积检测的特点,在实际应用中具有巨大潜力。

非零均值乘性噪声中的二维三次非线性耦合

利用二维循环平稳理论研究了非零均值乘性噪声中的二维三次非线性耦合问题。定义了特殊的四阶时间平均多矩谱,并用其有效地估计了参与二维三次非线性耦合的谐波频率和耦合产生的谐波频率。该方法不需限制噪声的颜色和分布。仿真实验证明了文中结论的正确性。

测试技术课程的实验教学研究

文章探讨了高等教育工科教学体系中测试技术课程教学的实质与难点,提出了开展课堂实验、课程实验、课后虚拟实验三种教学方式,帮助测试技术课程教学实现要点知识和难点知识的学习、理解和实践。课堂实验可以在教学环节中自由完成,课程实验教学必须由学校提供实验场地开展实验,课后虚拟实验可以课后自行完成,三种方式各具特点,可以提高学生的实践动手能力和对课程理论教学的理解能力,变课堂被动为主动,掌握测试技术和测试方法,具备构建工程、生活中测试系统的能力。

双边缘均值光纤Bragg光栅波长解调技术

光纤B ragg光栅(FBG)传感器是一种波长调制型传感器,波长解调技术是FBG传感系统的关键,通常是对FBG反射谱进行波形采样,得到反射谱的峰值信号,以此作为FBG中心波长的特征值。这种方法需要实时采集大量数据,所以影响解调速度。通过对FBG反射谱的分析,得出FBG反射谱具有很好的对称性。在此基础上提出了采用反射波双边缘均值的方法测算中心波长。实验证明,采用这种方法进行波长解调,可以使FBG信号处理简单、动、静态波长时测算精度高,可以极大地提高解调系统处理FBG传感信号的速度。

基于地震资料的小断裂检测技术

煤矿安全生产的形势越来越严峻,查明煤层的构造发育情况,特别是小断层及微断裂的发育情况,是目前煤炭工业迫待解决的一大难题。根据煤田中小断层和断面波的特征,有针对性的提出了小断层高分辨率时频谱处理识别技术和基于断面波特征的微断裂识别方法,模型试验和实际地震资料的应用表明,该方法能够充分挖掘地震资料的有效信息,较好的识别出煤田中的小断层和微断裂。

一种基于正弦模型的变码率低速率宽带语音编码算法

基于语音正弦模型,采用能量谱熵和子谐波谐波比率方法进行语音分析。根据最小二乘估计准则提取语音参数,引入多形态量化方法和幅度参数拟合量化模型,在对分裂矢量量化过程中采用动态时间归整的方法快速搜索码本,提出了一种变码率、低速率、宽带语音编码算法。仿真结果表明:在有效降低码率和算法复杂度的前提下,该算法具有语音参数分析精度高、实时性好和语音合成质量较高的特点,并能在汽车及音乐背景噪声下重建高质量语音。

连续相位调制信号参数的联合估计方法研究

连续相位调制(CPM)信号由于具有很好的频谱特性,在卫星通信和地面移动通信中得到了越来越广泛的应用。在通信侦察中,要对截获到的CPM信号进行解调,必须事先对已知信号的调制指数、频率、码速率等进行调制侦察处理。对这些调制参数估计是通信侦察信号处理的一项重要内容。文中提出了一种CPM信号的多参数联合估计算法,首先对CMP信号进行非线性变换并计算功率谱,然后通过搜索峰值位置来估计出信号参数。仿真结果表明,调制指数的估计误差小于0.05,频率和码速率的估计误差小于0.1%,能够满足CPM信号解调精度要求。

图像信号在无线模块上的传输系统设计

该文在介绍基本数字图像处理技术的基础之上,利用CDMA(Code Division Multiple Access)码分多址技术,实现了图像信息的传输仿真。该文的主要任务是通过运用Matlab软件实现二维DCT分块图像的压缩,并结合Zigzag编码和Huffman编码对图像信息进行了进一步处理,在QPSK调制之后利用无线收发模块(无线信道仿真)实现了图像数据的收发和验证。在仿真过程中还利用m序列,实现多个用户共用信道,增加了信道的利用率。

基于虚拟仪器技术的γ辐射测量系统

基于虚拟仪器的概念,设计并构建了一套数字化γ辐射测量系统。介绍了系统构建和数据处理方法,进行了γ能谱和时间谱测量,并根据结果分析了该测量系统的优缺点。