地震背景噪声功率谱密度及概率密度函数的计算及其Matlab实现

介绍了地震背景噪声功率谱密度及概率密度函数计算方法及涉及的一些概念,以台站实际数据为例,给出了应用Matlab计算噪声功率谱密度及其概率密度函数的程序算法,该方法直接输入文本格式数据,计算台基噪声功率谱概率密度函数;以洛阳地震台24小时的连续波形记录为例,详细叙述了原始数据去仪器响应、计算功率谱密度、倍频程计算和噪声功率谱密度的概率密度函数计算实现的全过程。该方法编程简单,适用于单台噪声水平评估,在野外台站的快速勘选中具有潜在应用价值。

地震台站台基噪声功率谱概率密度函数Matlab实现

选取2015年四川数字测震台网中筠连和华蓥山地震台记录的垂直分向连续波形数据,利用Matlab软件,计算地震台站台基噪声功率谱概率密度函数,分析地震台站环境噪声特征。结果表明,台站环境噪声功率谱密度概率密度分布对地震事件波形(体波、面波)、人为噪声(台站周围人为活动、车辆及机器噪声等高频干扰)、系统瞬变(数据丢失、地震计小故障)以及仪器标定信号等反映较好。使用台基噪声功率谱概率密度函数方法,有利于监测地震台站数据记录,提高观测数据质量。

基于满意度函数的多响应稳健优化模型及实证研究

针对传统的综合满意度模型在研究多响应时较少考虑噪声因素的问题,本文通过引入噪声因素对传统的满意度模型实施改进,进行多响应稳健优化分析。首先,构建包含可控因素和噪声因素的多质量特性的响应曲面模型;其次,借助传统综合满意度模型的构建方法,将多质量特性的响应曲面模型整合为改进的满意度模型;最后,将信噪比作为衡量改进的满意度模型稳健优化的指标,得到稳健优化的参数组合。实证研究表明:构建同时包含可控因素和噪声因素的改进的满意度模型是可行的,在此模型的基础上利用信噪比能够有效地找到多响应稳健优化的参数组合。

基于双向流固耦合的旋翼振动响应及噪声仿真分析

为精确预估流固耦合效应对旋翼桨叶振动响应及噪声计算的影响,本文建立了计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)模型和高精度结构有限元模型,基于弱流固耦合方法完成了旋翼单向及双向流固耦合计算,并采用基于Kirchhoff方法对FW⁃H方程进行求解,分析了旋翼近场旋转噪声。首先,基于地面模态分析试验对桨叶结构有限元模型进行高精度建模,同时完成旋翼旋转状态的CFD计算,并采用两种网格映射方式和四点插值法进行流场与结构的数据传递,完成了旋翼单向稳态及单向瞬态流固耦合分析。然后采用双向弱流固耦合方法计算结构动响应及非定常流场,分析比较单、双向流固耦合计算方法下桨叶振动响应的差异。最后,基于单、双向流固耦合计算得到桨叶表面的时变气动压强,计算旋翼旋转噪声,分析比较单、双向流固耦合计算方法的旋转噪声大小及分布特征。结果表明,文中基于高精度桨叶模型及双向流固耦合方法计算出的桨叶动响应及噪声分布符合悬停旋转噪声规律,可为未来桨叶结构设计、强度校核及噪声预估提供参考。

基于车体振动与噪声响应的城市轨道交通线路曲线健康状态评定模型

在城市轨道交通线路中,曲线占比较高,且曲线半径相对较小。准确评估曲线健康状态,对合理利用维修资源、优化安排维修计划具有重要意义。提出了一种新的曲线健康评定模型,利用车体的振动与噪声响应检测数据,构建状态评定指标体系,确定曲线健康指数。该评定模型可实现曲线健康状态的实时性准确评定。通过北京地铁1号线的实际检测数据验证了该模型的有效性。计算结果表明:曲线健康指数可用以全面评定曲线健康状态,能够满足现场管理需求。

两相湍流统一色噪声法概率密度函数模型

统一色噪声近似方法对简单一维色噪声问题研究较为充分,本文将统一色噪声法应用到高度复杂的多维气固两相湍流系统之中.首先从颗粒运动Langevin方程出发,利用统一色噪声法获得两相湍流Fokker-Planck方程,然后以此为基础建立颗粒轨道两阶矩模型.文中建立的新模型成功应用于后台阶两相湍流流场的数值模拟,预报合理正确.研究表明,对于多维两相湍流系统,统一色噪声法仍然行之有效.

响应面模型与混合优化算法相结合的锯片参数优化设计

针对传统算法在锯片声学特征优化中的局限性,提出了一种将二阶响应面模型与混合算法相结合的优化设计方法。在设计区域内应用D-optimal试验设计法抽取样本点,分别通过显式算法获取锯片声学、应力响应以及隐式算法获取锯片变形量,并用试验验证了数值模型的准确性,然后建立了由6个变量参数所决定的锯片的声学、应力以及刚度的二阶响应面模型;利用自适应模拟退火法和蛙跳混合算法对响应面模型进行循环逼近,获得了设计变量影响度以及最优结果。结果表明,在保证刚度和应力许可条件下,通过有限次数值分析,经全局优化后的最佳结构可降低空载噪声4~7dB。数字算例表明,该方法适用于旋转类刀具的声学性能优化设计。

浅海声场中拖曳线列阵常规波束形成器对本舰噪声的接收响应

以浅海声场模型为基础,通过计算机仿真,研究了拖曳线列阵对本舰噪声的接收响应,对接收本舰噪声的最大阵输出偏离指向本舰的端射方向这一现象给出了合理的解释。这一结果对于拖曳线列阵抑制本舰噪声的研究,以及在浅海环境的正确应用,具有重要意义。

基于6σ的车身噪声传递函数稳健优化设计

为提高设计稳健性,将6σ稳健优化设计引入车身噪声传递函数优化过程。将6σ质量管理、可靠性设计稳健设计相结合,考虑设计变量、约束条件目标函数在内所有不确定性信息,不仅满足优化目标函数、提高系统可靠性要求,使系统响应均方差最小化,即提高稳健性。以某型汽车为例,在汽车声固耦合有限元模型基础上采用基于试验设计的二阶多项式响应面模型,以车身总质量一阶模态频率为约束条件驾驶员耳旁声压级响应均方根值为目标函数,在基本随机变量概率特性已知情况下对车身噪声传递函数进行6σ稳健优化设计,与传统确定性优化设计相比表明该方法的有效性。

色关联的色噪声驱动的双稳杜芬模型的稳态分析

研究了由色关联的色噪声驱动的双稳杜芬模型的稳态概率密度函数及状态变量的均值和标准方差.首先应用一致有色噪声近似方法,推导出了具有色关联的色噪声驱动的双稳杜芬模型的稳态概率密度函数的解析表达式.分析了噪声的“有色性”及关联性对稳态密度函数和状态变量的均值、标准方差的影响,发现了一些由白噪声激励的杜芬模型中不会出现的新的非线性现象:加性噪声强度、噪声之间的关联系数和关联时间都能够诱导非平衡相变.

一种基于变分模型的泊松-高斯噪声图像复原算法

为了改善已恢复图像的图像质量,提出一种基于变分模型的图像复原算法.首先通过多曝光图像成像算法重建出对于光照具有线性响应的亮度图像,并采用泊松-高斯噪声模型对图像退化过程进行建模;然后通过分析亮度图像的同态子块,将泊松-高斯噪声模型的未知参数估计问题转化为求解一个线性方程组;再根据贝叶斯公式和最大后验概率准则推导出一个具有严格凸函数性质的变分模型,其最优解即为对于无噪图像的最优估计;最后利用最小二乘法以及最速下降法分别对噪声的参数以及无噪图像进行估计.实验结果表明,本文算法能够在抑制噪声的同时保证图像的细节与图像质量.

基于频响函数模型修正影响因素的仿真

首先推导了基于频响函数模型修正的理论公式,在此基础上通过平面桁架模型修正的仿真算例,比较研究了基于频响函数模型修正方法具体实现过程中数据测量噪声、频率点选择以及频段选择等因素对修正结果的影响。研究表明,频率点的选择是基于频响函数模型修正的关键因素,合理的频率点选择既能够减小计算量,降低修正方程的条件数,同时还能够抑制测量噪声的影响;此外,提高实测数据的精度,增加修正频段的宽度也是改善模型修正效果的有效手段。

AR模型压力变送器响应时间测量方法

压力变送器响应时间传统检测方法是将待测变送器送人试验室进行离线检测。电厂压力变送器无法进行实时性检测。压力变送器在役期响应时间原位测量对保证电厂系统的可靠性与安全性非常重要。基于电厂正常工作期的压力变送器噪声信号,研究一种压力变送器噪声时域信号自回归(AR)模型分析的响应时间测量方法。通过最终测量误差(FPE)和阿凯克信息论(AIC)准则判断模型收敛阶数,Yuler-walker算法估计参数。模型参数确定后,计算模型脉冲响应,积分得斜坡响应并求得模型的响应时间。通过仿真验证模型算法,在实验室条件下通过外加气动噪声,对3款压力变送器试验,并与传统斜坡法测试结果进行对比。结果表明,3款压力变送器测试结果与斜坡法误差均小于7%,该研究对国内电厂压力变送器原位测试装置的研发有重要意义。

基于噪声分析的压力变送器响应时间原位测量方法研究

响应时间是反映压力变送器动态性能的关键技术指标,针对现有测试手段无法对在役设备直接检测的问题,分别建立基于噪声信号自回归与功率谱密度响应时间的时、频模型,研究噪声分析实时获取压力变送器响应时间方法。对噪声分析法进行仿真验证,结果表明该方法具有较高准确性和稳定性,且对不同参数的系统具有良好的适用性。对罗斯蒙特3051型压力变送器进行实验,与斜坡信号实验比对,噪声分析法与斜坡法响应时间结果偏差小于5%,对算法优化分析看出MTM算法和Welch算法较MUSIC算法结果更加吻合,分析数据长度达到1×105后结果趋于稳定。对核电站现场数据进行噪声法分析,结果符合预期,验证了所提方法用于传感器现场测试中的有效性。

平稳过滤白噪声激励下海洋桩基平台响应分析

本文研究了平稳过滤白噪声激励下海洋桩基平台响应分析方法，该方法将强地面运动视为三向平稳过滤白噪声随机过程，应用留数定理推导出积分平台响应的表达式。对一水深为１１４．３ｍ的海洋桩基平台进行了平稳过滤白噪声激励下响应的计算，其成果与平稳白噪声激励下的响应和响应谱法计算结果进行了对比，并得出了相应的结论。

基于修正辅助变量法的船舶操纵响应模型辨识

为了解决有色噪声干扰对船舶操纵响应模型参数的有偏估计问题,本文提出一种递推修正辅助变量最小二乘法对船舶操纵二阶响应模型进行参数辨识。算法在递推辅助变量最小二乘法的基础上,针对辨识模型引入动态滤波模型改善有色噪声的统计特性,使得系统被估参数值在有色噪声干扰的情况下也能无偏趋近于参数真值。为了验证所提算法的有效性,在实船Z形试验数据的基础上,将递推修正辅助变量最小二乘法、递推辅助变量最小二乘法、增广最小二乘法和标准最小二乘法所辨识得到的模型的进行比较。结果表明:递推修正辅助变量最小二乘法的辨识模型相比其余三者的辨识模型与船舶实际航向角的拟合精度和泛化精度更高,对应的均方根拟合误差和均方根泛化误差分别可达到1°和2°以下,最大绝对误差分别在3°和4°以下。

基于灰箱模型的垂向车-桥系统响应极值分布研究

针对垂向车-桥系统时域计算效率不高的问题,结合灰箱模型,提出了一种垂向车-桥系统动力响应计算的代理模型方法。通过对车桥系统进行分析,得到输入和输出样本进行灰箱模型参数训练,使车体加速度响应误差最小化,得到代理模型。通过蒙特卡罗模拟,验证了该方法的准确性和效率。结果表明,相比蒙特卡罗模拟方法,该方法计算效率明显提高,计算时间减少了约7倍,且计算误差小。

中继信道相位响应模型及其估计算法研究

中继能够提高信息传输质量及覆盖区域,是一种近年来得到迅速发展且前景广阔的无线通信技术。而性能优良的中继信道估计构成了改善通信环境的其他技术的基础前提。针对中继信道估计中的相位响应部分,首先建立了在任意信噪比条件下的相位噪声模型。考虑到估计过程快速的现实要求,通过将模型中原有复杂的表达噪声形式用高斯的方法近似化,得到了较为简洁的结果,并根据不同的简化形式给出对应的若干相位响应估计算法。为了比较这些算法之间的性能,重点推导了估计算法所能达到的CRLB。最后结合计算机数值仿真验证了结论的正确性。

爱达荷国家实验室数据采集器的仪器响应和自噪声分析

本文介绍了爱达荷国家实验室地震台网和全球其他地震台网目前使用的三种不同数字化仪的性能测试。三种数字化仪分别是Symmetric Research的PAR4CH,以及DAQSystems公司的DAQ24USB-5V和DAQ24USB-XR。本文讨论了每种数字化仪的理论响应,以及如何计算滤波器系数。将实验中确定的灵敏度与制造商报告中的灵敏度进行比较,通过进行噪声测试来更好地了解这些数字化仪的局限性。三个数字化仪使用的数字滤波器是多种N阶sinc滤波的组合;因此,通过N个单位矩形函数的卷积计算出滤波器系数。我们测量出具有增益性能的仪器灵敏度,并与制造商报告中的灵敏度进行比较。数字化仪DAQ24USB-5V和DAQ24USB-XR的电路板对于1~16之间的增益设置有着更高的准确度(小于0.6%),对于32和64的较高增益设置则准确度较低(大于1%)。PAR4CH电路板在本研究的三块电路板中的准确度最低(约为5%)。噪声测试表明,在每秒100个采样点的较低采样率下,DAQ24USB-5V具有最低的自噪声,并在1~20Hz的范围是平坦的,而DAQ24USB-XR在较低采样率下具有较高的自噪声,但在10Hz后变平坦。PAR4CH具有最平坦的噪声模型,但是其自噪声却比DAQ24USB-5V大30dB左右。在更高的采样率,即每秒约500个采样点,DAQ24USB达到200Hz左右的时候都非常平坦,之后却开始下降,而DAQ24USB-XR从10Hz到奈奎斯特频率都相对平坦,因此表明DAQ24USB-XR更适合需要较高采样率的应用。

船舶水下辐射噪声特性研究

本文采用有限元/边界元(FEM/BEM)方法对船舶水下辐射噪声特性进行研究。首先应用五种类型的有限单元建立了接近于真实船舶结构的有限元模型(包括机舱动力设备),并应用有限元法完成了流—固耦合状态下,船舶结构振动位移响应数值计算。然后将有限元模型的外表面处理成边界元模型,并由船舶外表面位移响应计算得到用于水下辐射噪声计算的速度边界条件。最后利用边界元技术对船舶水下辐射噪声特性进行研究。本文预估了仅考虑推进柴油机激励、柴油发电机组激励、齿轮箱激励以及所有激励情况下的船舶水下辐射噪声,并将其数值计算与实际测量结果比较,比较结果符合良好。