分数阶导数阻尼下非线性随机振动结构响应的功率谱密度估计

对于受到由分数阶导数模拟的粘弹性阻尼的非线性随机振动结构,本文给出了一种计算响应的功率谱密度方法。借助标准的随机平均法,首先得到了振动结构随机响应振幅的稳态概率密度。对于原振动结构的非线性项,运用改进的统计线性化方法得到了均方意义下的等价线性振动结构,并求得了其响应的依赖于振幅的条件功率谱密度。综合以上的结果,针对随机振动响应的功率谱密度的估计,通过与数值模拟结果进行验证,从而证明了所提方法的有效性和准确性。

激光自混合干涉技术中两种不同形式功率谱密度反演颗粒粒度分布的比较

激光自混合干涉技术中颗粒粒度分布反演属于病态问题.为了得到较好的颗粒粒度分布,采用Chahine算法作为非负算法,分别对激光自混合干涉线性和对数形式的功率谱密度进行颗粒粒度分布的反演,比较了两种功率谱密度对应的颗粒粒度分布,并且采用Morrison迭代算法平滑Chahine算法的初始向量,减缓了颗粒粒度分布的振动.仿真结果表明对数形式的功率谱密度反演所得的颗粒粒度分布具有更好的抗噪声能力和稳定性.

流量标准装置中调节阀流场扰动信号的功率谱表征研究

针对调节阀在流量计量及检定中产生的流场扰动问题,采用皮托管对管道中流体扰动的分布情况进行了研究。通过分析皮托管动压信号的方式,提出了一种基于功率谱密度(PSD)分布的调节阀扰动信号分析新方法。首先利用皮托管对相同流量不同开度及相同开度不同流量下的总压及静压信号进行测量,然后经过计算得到动压信号并进行归一化处理;其次,对归一化处理后的动压信号进行功率谱分析,取得了较好的频域分布结果;同时定义了信号的平均能量,并将其应用到了调节阀扰动信号的分析中。上述研究为深入了解调节阀对管道内流体的扰动现象、进一步揭示调节阀流场扰动对流量计量及检测带来的问题提供了有力的参考。

位场各阶垂向导数换算的新正则化方法

位场垂向导数大量应用于位场数据处理与解释中.当前广泛采用的位场各阶垂向导数换算方法为基于Laplace方程并结合波数域和空间域方法的具有递推特性的ISVD(integrated second vertical derivative)算法.本文在位场垂向导数换算的正则化方法和径向平均功率谱的基础上,提出一种位场各阶垂向导数换算的新正则化方法.新正则化方法仅需通过分析位场径向平均功率谱来确定一个截止波数,即可稳定换算位场各阶垂向导数.理论模型和实测数据实验结果表明:(1)新正则化方法物理意义明确、计算简单,且各阶垂向导数换算的稳定性和精度明显优于ISVD算法;(2)在用新正则化方法求得各阶垂向导数的基础上,利用泰勒级数法可以获得大深度、高精度的位场向下延拓结果.

基于径向谱的位场向下延拓正则参数选取方法

Tikhonov正则算法是解决位场向下延拓不适定性广泛采用的一种有效方法,最优正则参数的选取对下延精度和计算时间都有影响。为了快速、有效地选取正则参数,提出一种基于位场径向平均功率谱的Tikhonov正则参数选取方法。该方法通过建立由径向平均功率谱确定的截止波数和Tikhonov正则低通滤波函数的截止波数的关系来确定正则参数。基于理论重力模型数据及航磁实测数据将新方法同以往普遍采用的L-曲线法、C-范数法进行了正则向下延拓效果的对比实验。实验结果表明,新方法实现简单、物理意义明确,且选取的正则参数优于另外两种经典方法。

汉语普通话平均频谱

通过改变测量设备及数据处理方法、测量环境、语声阅读材料的选择方法以及语声样本发声人的选择方法等,使用语言噪声的测量法,对32个发声人的汉语普通话语声样本进行录制采集分析计算,得到了不同的汉语普通话的平均频谱曲线.语噪声方式比别的方式有着一定的优越性.在南京大学消声室中进行样本采集以提高测量的信噪比.使用多通道数据采集前端录制每个人的语声样本,使用软件分析得到每个人普通话语声的长期声压频谱,通过主观评测与客观评测的方法剔除异常数据,使用数学方法将每个人的长期声压频谱进行自归一化,然后将归一化后的样本进行混录,最终得到不同于已有汉语普通话的平均频谱.平均频谱可作为语言的产生、传输、接收及语言信号处理等语言通信系统、电声器件和测试设备的设计依据,并可作为语言扩声系统予加重的依据和典型的观众噪声谱.

非平稳随机过程功率谱与自相关的关系推导

涉及随机过程的文献或书籍通常只介绍广义平稳随机过程的功率谱密度与自相关函数的关系,即佩利-维纳准则.本文就非平稳随机过程的功率谱与自相关之间的关系进行了推导,结论是功率谱密度与自相关函数的时间平均是1对傅立叶变换.

离子对反相高效液相色谱法同时测定复方氟脲嘧啶二甲亚砜溶液中氟脲嘧啶和氢化可的松的含量

目的建立RP-HPLC测定复方氟脲嘧啶二甲亚砜溶液中氟脲嘧啶和氢化可的松的含量.方法以水为溶剂,采用RPHPLC法,以Supelco discovery C18(150mm×4.6mm,5μm)为色谱柱,甲醇-0.5%醋酸(内含0.005mol/L庚烷磺酸钠)(60:40)为流动相,检测波长为248nm.结果氟脲嘧啶浓度在61.6～143.8μg·mL-1与氢化可的松浓度在6.3～14.6μg·mL-1之间与峰面积呈良好线性关系,日内、日间精密度(RSD)氟脲嘧啶为0.52%和0.63%,氢化可的松为0.49%和0.76%,平均回收率(n=6)氟脲嘧啶为(101.0±0.32)%,氢化可的松为(100.1±0.23)%.结论本法简便、快速、结果准确,适于该制剂的质量控制.

基于自适应乘法正则化的结构随机激励识别

针对结构随机激励识别存在的激励位置未知以及重构效率偏低问题,提出了一种基于自适应乘法正则化的结构随机激励识别方法。该方法无需依赖于激励位置的先验信息,仅通过结构响应即可实现激励的准确定位和高效重构。首先,利用不同响应功率谱之间的传递特性来计算任意指定激励位置的定位误差,进而通过最小化定位误差来识别目标激励位置;在此基础上,借助自适应乘性正则化方法,定义全局正则化项来构造新的重构优化函数;然后,引入广义迭代加权最小二乘算法对优化函数进行求解,从而实现了结构随机激励识别;最后通过数值算例验证了所提方法的有效性。结果表明:所提方法能够精准地定位结构随机激励位置,且在与Tikhonov方法重构精度相似的基础上,提高了识别效率约15倍,同时具备良好的抗噪能力,为结构外部作用效应的获取提供了一种新思路。

路面不平度模拟及其可视化系统的研究

根据路面不平度、自相关函数及功率谱密度三者之间的关系,利用时域AR模型模拟了国标GB7031-86规定的各级路面不平度,并且在V isual C++6.0环境下利用跨平台的虚拟现实集成开发包WTK9.0实现了各级路面不平度的可视化。

基于VAP卫星的等离子体层顶电子密度波动统计分析

基于范艾伦辐射带探测卫星的观测数据(2012年9月至2015年11月),收集了584个等离子体层顶密度波动事件,研究了这些事件分布随磁地方时、磁壳值以及地磁活动的变化关系,并使用快速傅里叶变换分析了全部事件平均功率谱.统计结果表明,等离子体层顶密度波动事件主要发生在磁地方时黄昏扇区,其分布与磁地方时和地磁活动具有明显的相关性.等离子体层顶密度波动在1~100mHz区间内具有接近-5/3的功率谱斜率,表明存在二维磁流体动力学湍流.本文统计结果将有助于进一步深入理解等离子体层顶密度波动在内磁层中能量传输的具体作用,并且将促进对等离子体层顶波动的激发、增强与传播过程的进一步研究.

气体团簇离子束装置的设计及其在表面平坦化、自组装纳米结构中的应用

根据超声膨胀原理,n(10-10^4)个气体原子可以绝热冷却后凝聚在一起形成团簇,经过离化后,形成带一个电荷量的团簇离子,比如Arn^+.当团簇离子与固体材料相互作用时,由于平均每个原子携带的能量(~eV)较低,仅作用于材料浅表面区域,因此,气体团簇离子束是材料表面改性的优良选择.本文介绍了一台由武汉大学加速器实验室自主研制的气体团簇离子束装置,包括整体构造、工作原理及实验应用.中性团簇束由金属锥形喷嘴(F=65-135μm,q=14°)形成,平均尺寸为3000 atoms/cluster,经离化后,其离子束流达到了50μA.Ar团簇离子因其反应活性较低,本文运用Ar团簇离子(平均尺寸为1000 atoms/cluster)进行了平坦化和自组装纳米结构的研究.单晶硅片经Ar团簇离子束处理后,均方根粗糙度由初始的1.92 nm降低到0.5 nm,同时观察到了束流的清洁效应.利用Ar团簇离子束的倾斜(30°-60°)轰击,在宽大平坦的单晶ZnO基片上形成了纳米波纹,而在ZnO纳米棒表面则形成了有序的纳米台阶,同时,利用二维功率谱密度函数分析了纳米结构在基片上的表面形貌和特征分布,并计算了纳米波纹的尺寸和数量.

基于非纤维方向应力疲劳模型的复合材料层合板振动寿命预测

复合材料结构在服役过程中会受到外部载荷激励影响而产生随机振动,由于铺层角度的多样性使其寿命预测方法尚不明确。为确保复合材料结构安全服役,需探明复合材料不同铺层角度的振动疲劳寿命预测方法。本文提出一种基于非纤维方向S-N曲线的预测方式,考虑了复合材料的各向异性和多轴应力状态,以Tsai-Wu准则为基础,结合频域法对[0/90]s铺层的复合材料层合板进行了振动疲劳寿命预测。结果表明,非纤维方向S-N曲线能够较为准确地预测复合材料层合板的寿命,且Zhao-Baker概率密度函数模型的准确性最高。

杭州市民中心高空连廊动力特性分析与测试

使用基于平均正则化功率谱密度的峰值法和模态置信因子对杭州市市民中心的关键子结构——高空钢结构连廊的动力特性进行数值模拟和现场实测比较研究。基于有限元理论建立三维有限元模型,并通过模态分析获得结构主要的频率和振型。在输入未知情况下对连廊进行动力检测。动力检测过程包括通过传感器网络和数据采集系统获得高空连廊在风荷载和地脉动等环境激励作用下的响应时程和基于实测响应时程的试验模态分析过程。在实测连廊响应时程的基础上,使用基于平均正则化功率谱密度的峰值法和半功率带宽法识别结构的主要频率、振型和阻尼比。引入模态置信因子,对计算模态信息和实测模态信息进行比较分析,以验证数值模型的准确性。研究结果可为全面了解高空钢结构连廊的动力性态、准确预测结构的动力响应提供重要依据。

上海环球金融中心大楼顶部良态风风速实测

对结构高度为492m的上海环球金融中心大楼顶部实测到的良态强风时段下的平均风速和脉动风速数据进行了分析,得到了3s、10min以及1h时距下的平均风速值,并对其进行线性拟合.结果表明,10min平均风速与3s平均最大(瞬时最大)风速的比值约为0.876 8.根据实测数据,还分析了湍流度和阵风因子,结果表明,湍流度和阵风因子均随平均风速的增大而减小,此外,对比了部分时段内的实测脉动风速功率谱密度与Von-Karman谱,两者较为吻合.

非线性放大器对OFDM信号的影响

分析了正交频分复用信号峰值平均功率比的概率分布函数 .从仿真和数学分析两个方面分析了OFDM信号的功率谱密度和OFDM信号通过线性放大器后的功率谱密度 ,将两者进行比较可见数学分析获得的功率谱密度与仿真所得的结果具有较好的一致性 .分析了非线性放大器对系统误码性能的影响 ,指出非线性放大器会使OFDM信号的频谱展宽 ,降低信号幅度 ,增大系统的误码率 .因此选择合适的非线性放大器 ,在OFDM信号进入放大器前进行降低峰平均功率比都是极其必要的 .

风力发电系统动态仿真的风速模型

风力发电机组不同于火电等传统发电机组的最大之处在于其原动机功率的本质不可控,这是由风速的易变性和不可控性造成的。风速状况对风力发电系统的性能有着重要的影响,也使得风速模型成为风力发电系统仿真模型的重要部分。该文针对风速随机变化的特性,在风速统计特性研究的基础上,用自回归滑动平均(ARMA)方法建立了具有一定功率谱密度特性的风速模型。对该模型所模拟的风速序列进行了分析和验证,并与现有仿真程序中风速模型的结果进行了对比,结果表明该文提出的ARMA模型能够有效地产生动态分析和仿真所需的风速序列。

DEMETER卫星观测到的与汶川地震有关的LF电场异常

本文利用法国DEMETER卫星观测的电场数据,获得了汶川地震前后约一个半月以16天为周期的LF频段(在本文定义为10～18 kHz)的平均功率谱密度准动态分布图像.发现昼侧10～14 kHz、夜侧10～18 kHz的电场平均功率谱密度的幅度在2008年5月12日发生的汶川地震前后存在明显变化:震前先明显增大,随后减小,在发震时段几乎达到最小,震后逐渐恢复并较震前增大.同时,分析了2006、2007年和2009年的LF频段的电场平均功率谱密度分布图像,发现无论是昼侧还是夜侧,它们的变化特征比较相似,但与2008年对应时段,特别是发震时段的电场平均功率谱密度幅度明显减小的变化有明显差异.这表明2008年5月12日前后出现的电场平均功率谱密度的明显变化可能与汶川地震有关.

经皮穴位电刺激改善疲劳的脑电研究

目的探讨经皮穴位电刺激方法对疲劳的改善效果。方法以9名健康男性青年志愿者为研究对象,采用脑电记录额区(F3、Fz、F4)、中央区(C3、Cz、C4)、顶区(P3、Pz、P4)和枕区(O1、Oz、O21)共12导脑电信号在正常状态、疲劳状态和经皮穴位电刺激后状态下的数据,通过计算δ、θ、α、β频段的平均功率谱密度值G,分析经皮穴位电刺激的脑电效果。结果对比正常状态,疲劳后δ、θ、α、β频段的G值上升,α频段G值的左右脑区不平衡性增加。经皮穴位电刺激后,δ、θ、α、β频段的G值下降,α频段G值的右脑区不平衡性减小。结论经皮穴位电刺激对疲劳的改善有一定效果,脑电有明显的表征。

含分数阶导数项的随机Duffing振子的稳态响应分析

对一个含有分数阶导数项阻尼的、Gaussian白噪声激励下的Duffing振子进行了稳态响应分析。首先,基于能量平衡理论,运用等效线性化方法,计算等效系统的线性阻尼及自然频率,建立统计意义下的等效线性化系统。然后,利用平均法建立随机It方程,得到随机响应的Markovian近似;给出描述振子振幅概率密度函数演化的Fokker-Planck方程,并得到它的稳态解。进一步,对于含有响应振幅的等效线性系统,借助由Laplace变换得到的转换函数,得到原系统的条件功率谱密度,结合振幅的稳态概率密度作为权重函数,给出原系统功率谱密度的估计,以及响应的统计量的估计。数值模拟的结果说明所提出的功率谱密度的近似解析表达式是可靠的,它甚至适用于Duffing振子具有强非线性回复力的情形,因为它可以较好地表现出功率谱密度共振频谱加宽及多峰现象的出现。