时间平均方法在物理问题中的应用

时间平均方法是一种利用某段时间内的平均值近似描述某些快速变化的物理量的方法,模拟的是物理系统响应速度远低于激励变化速度时的情形.作为一种模型的简化手段,时间平均方法能够从关于时间振荡甚至杂乱的信号中快速提取出有效的信息,从而增进对物理过程的理解.本文基于正弦函数的时间平均特性,考虑时间平均方法在力学、光学、磁学等多个物理领域中的应用,并进行简要的介绍和讨论.

受脉冲扰动的多智能体系统的有限时间平均一致性

研究了脉冲扰动下具有切换拓扑的多智能体系统的有限时间平均一致。通过使用包括代数图论、有限时间稳定性定理及脉冲控制理论,建立了多智能体系统有限时间一致性的准则,同时估计出受脉冲干扰影响的停息时间。最后,通过一个算例验证了所得结论的有效性。仿真结果表明:脉冲扰动的次数、代数拓扑的连通度及系统的初始条件都会影响停息时间。

基于时间平均的海底沉积物声速预测

在海底沉积物声速预测中,把不同海域的物理性质完全不同的沉积物试验数据拟合出一个统一的方程存在不足,不但数据过于离散,而且方程中参量的物理意义不明确。借鉴Wyllie等建立的时间平均方程的思路,基于声传播过程中路程、时间和声速之间的基本关系,引入了表征固液双相之间的堆垒方式和耦合状态对声传播路径影响的耦合系数,建立了沉积物声速预测模型。将鹿回头外海、南海南部和北部的沉积物测量数据进行线性回归分析,分别得出适用于不同海域的沉积物声速预测模型,拟合的复相关系数较大,偏差较小,证明该模型能够反映声速随孔隙度的变化规律,且各参数物理意义明确,具有一定的研究和理论探索意义。

基于时间平均干涉法的微结构离面运动测量

微机电系统(MEMS)动态特性的测量在MEMS研发过程中具有极为重要的地位．提出一种用于微结构离面运动快速测量的光学测试系统及方法．该系统基于Mirau显微干涉技术,以时间平均干涉法实现可动微结构离面动态特性的测量．系统采用4步相移调制方法得到调制干涉条纹对比度的零级Bessel函数分布．在微谐振器件上进行的实验说明系统可以测量任意频率的离面运动,水平分辨力在微米范围内,离面探测极限在5nm左右．

扩展时间平均方程在碎屑岩储层孔隙度预测中的应用

根据地震反演获取的绝对速度即合成声波测井速度,可以估算储层的孔隙度。本文提出的扩展时间平均方程组合模型,能够在钻井之前仅根据地震绝对速度,预测出泥质砂岩储层的孔隙度,为储层性能的综合评价提供有力的依据。

胃窦运动指数和肠系膜上动脉时间平均流速与重症患者急性胃肠道损伤程度相关性研究

目的探讨胃窦运动指数(MI)和肠系膜上动脉时间平均流速(TAMV)与重症患者急性胃肠道损伤(AGI)程度的相关性.方法选取2018年1月至2019年6月广西壮族自治区人民医院EICU收治的73例重症患者,收集患者临床基础资料,使用彩色多普勒超声动态监测MI、TAMV,收集患者SOFA评分、腹腔内压、血乳酸等相关指标.根据有无AGI及AGI分级标准,分为非AGI组(28例),AGIⅠ级组(15例)、Ⅱ级组(20例)、Ⅲ级组(10例),进行组间比较.采用SpearTnan相关分析MI和TAMV与AGI严重程度的相关性.结果共纳入重症患者73例,发生AGI 45例,未发生AGI 28例.①单因素方差分析(ANOVA)结果显示,TAMV随AGI分级增加而递减,SOFA评分与AGI分级增加而递增;②Spearman相关分析显示,TAMV、MI及SOFA评分与AGI分级强相关(r=-0.856、-0.768、0.709,P<0.01),血乳酸与AGI分级呈中等相关(r=0.669,P<0.01);APACHEⅡ评分与AGI分级呈弱相关(r=0.298,P<0.05).结论MI及TAMV与重症患者发生AGI及AGI分级具有相关性,可作为诊断AGI及分级的依据之一.

采用有限时间平均一致性协议的电力系统分布式状态估计

随着基于相量量测单元的广域量测系统在技术上的成熟与推广应用,利用WAMS量测可实现电力系统线性状态估计.本文基于广域量测系统提出一种全分布式状态估计算法.首先根据拉格朗日乘子法推导了多区域约束加权最小二乘估计模型,然后引入有限时间平均一致性协议,得到系统量测正常情况下的分布式状态估计算法.考虑了系统量测存在异常数据情况,根据最小二乘估计的几何意义扩展推导出修正算法,使其在各区域剔除异常量测后,无需改变信息矩阵,只需执行若干次有限时间平均一致性协议能收敛至信息矩阵修正后的集中式估计值.最后,理论分析和实验结果证明了算法的有效性.

零均值独立复杂噪声背景下二维谐波估计的时间平均矩方法

对于零均值独立乘性噪声背景下二维谐波的三次非线性耦合估计问题,由于缺乏理论支持及有效的计算方法,至今尚无有效的解决办法。本文首先分析了不同的噪声模型对谐波耦合分析所产生的影响,通过对原始采样数据进行平方预处理,改变了采样信号的信噪模型,利用新模型下噪声的统计特性及噪声间的相关特性,通过定义一种特殊四阶时间平均矩,首次解决了零均值独立噪声背景下谐波频率的二维三次非线性耦合问题。数学推导了该特殊四阶时间平均矩的矩多谱,理论证明了相应估计子渐进无偏性和一致性。理论分析和试验结果表明,该方法用于二维谐波的三次耦合分析时,不再需要对噪声的统计特性及噪声间的相关特性作任何限制。

用像面全息时间平均法测量膜振动的研究

提出了一种新的测量膜振动的光学方法———像面全息时间平均法.得到了不同谐振频率激励下膜振动的干涉图样和轴对称振动模式,并对300Hz激励下膜面的振幅分布情况进行了分析.结果表明,该方法可以减小检测时反射波的影响,增强物光强度,提高干涉图样的对比度,而且可以在白光下再现振动物体的像.

基于时间平均成像的结构振动测量

介绍了利用时间平均成像的简谐激励方法测量多自由度结构振动的原理。由于该方法只需用 CCD图像传感器分别摄取被测结构某点在静态和在简谐激励下的时间平均成像 ,即可得出在此频率下结构响应的振幅 ,因而在结构非接触测量领域中是一种具有较大发展潜力的测量方法。

气体交换速率和时间平均尺度对海-气碳通量估计的影响

基于卫星资料建立的CCMP风场、ECMWF波浪和最新CO2分压数据,分别用4种以风速为单参数和2种包含海况影响的双参数气体交换速率公式,估算了全球海-气CO2通量,发现前者的结果比后者平均小30%左右,从整体上看,与单参数公式相比,双参数公式使得海洋中CO2源和汇的强度均明显增强。在此基础上,讨论了时间平均尺度对海-气CO2通量估计的影响,结果表明,标量平均法比矢量平均具有更好的稳定性,但依然使得短时间平均比长时间平均得到的CO2通量值要大,月平均与6h平均相比,单参数公式和双参数公式分别使海洋的净吸收量减少33%和5%,说明双参数公式具有较好的稳定性。研究还发现,1988—2009年间,全球平均风速有增大的趋势,2006年前后出现一个极大值,但相应的CO2年净通量基本保持稳定,甚至其绝对值有所减小、海洋的吸收能力减弱的倾向。

砂砾岩扩展时间平均方程及应用——以东营凹陷北部陡坡带为例

在陆相断陷盆地陡坡带砂砾岩中,广泛沉积的粒径不等的砾石是影响其速度变化特征的关键因素,基于均匀介质建立的岩石物理模型具有明显的不适用性。为准确计算砂砾岩的纵横波速度并分析其影响因素,通过对东营凹陷北部陡坡带10口取心井100余块超声波岩心样品的选取、测定及实验数据分析,构建包含多岩石组分参数的砂砾岩扩展时间平均方程。利用岩心砾石图像扫描技术确定砾石含量,通过岩石薄片鉴定得到砂级碎屑颗粒、杂基、胶结物以及孔隙流体等岩石组分含量,借助岩心样品的实验室超声波测试得到不同岩石组分的纵横波速度,并代入已构建的扩展时间平均方程得到砂砾岩的纵横波速度。模型检验与实际应用结果表明,利用扩展时间平均方程计算的砂砾岩纵横波速度比Wyllie时间平均方程计算结果的精度提高10%以上,也表明在砂砾岩发育的地层,利用扩展时间平均方程计算的纵横波速度比基于均匀介质建立的岩石物理模型更加准确合理。

基于时间平均小波谱的汽车后桥质量检测

汽车后桥是汽车的关键部件之一,有20%的事故是由后桥造成的,因此在其出厂前要进行严格的质量检测。本文采用振动诊断方法实现了后桥的质量检测,通过采集、分析汽车后桥振动信号,应用时间平均小波谱法提取后桥的质量检测参数,根据新产品的振动能量特点,如果参数值在特征参数阈值允许范围内则产品合格,否则认为产品不合格,这种方法能够实现自动检测,更适合现代化生产的需要。

时间平均基流中准定常波的传播及多向折射

应用几何光学中的射线理论，直观地讨论了准定常波在时间平均基流中的传播，解释了定常波传播的纬向非均匀性。结果表明：折射指数平方可表示为基流绝对涡度对基流流函数的微商，定常波的传播路径与折射指数平方的空间分布有着密切的关系。射线有向折射指数平方大值区传播的趋势，而小值区则成为射线传播的区域性屏障。进一步分析表明：当射线传向小值区为偏射时，则发生单向折射；若为正射时，则可以发生多向折射。最后，应用实测资料计算了５００ｈＰａ高度上折射指数平方的分布。

用时间平均全息方法分析扬声器的振形

简述由时间平均全息法拍摄扬声器振形的基本原理、方法和实验装置．

一种分析薄膜振动模式的结构光条纹时间平均法

提出了一种用于振动物体表面快速测量的光学测试系统和方法。该系统采用结构光三维传感技术,利用时间平均法来实现对振动表面的测量和振动模式分析。用低帧频商用CCD相机记录由光栅投影到振动物体表面上形成的一系列变形正弦条纹,对获取的一帧变形条纹经过二维傅里叶变换、频谱滤波、逆傅里叶变换等处理得到调制物体振幅的零级贝塞尔函数分布。给出了该方法的理论分析,推导了相应的计算公式。计算机模拟和实验验证了该方法的可行性。实验证明,该方法具有数据获取速度快,全场非接触测量以及实验装置简单等优点。

时间平均全息法对振动体进行振动分析

本文主要是介绍用时间平均全息法对振动体进行振动分析的实验方法、基本原理,并对实验结果进行理论分析。

采样频率对积分声级计时间平均特性影响的研究

本文指出了影响积分声级计时间平均特性的主要因素，着重分析了采样频率对于以两次平均的方式给出ＬＡｅｑ的积分声级计的时间平均特牲的影响，并通过实验验证了这一分析。最后指出，要使这种积分声级计的时间平均特牲达到有关标准和规程规定的要求，采样频率应不低于１０００Ｈｚ。

一种提高时间平均数字全息测振条纹模式对比度的方法

针对基于时间平均数字全息法的微振动原位检测,提出了一种有效提高振动条纹模式对比度的方法,进而可准确获得待测面振幅分布.首先针对实际振动过程中物体存在纵向微位移而引起的相位误差进行校正;然后去除记录过程中物光场散斑引起的相位噪音,有效提高了被第一类零阶贝塞尔函数调制的条纹对比度;最后利用第一类零阶贝塞尔函数的变化规律和条纹级数,定量估计全场的振幅分布.搭建了以声波作为激励源的时间平均全息测振实验系统,采用频率分别为0、1 100、2 000和9 000 Hz的正弦声波激励簧片进行实验验证.结果表明,以振动频率2 000Hz为例,本方法能够有效提高振动调制条纹质量,并计算得到三级零点处的振幅值分别为109.4nm、244.2nm、356.4nm,与理论值相比较,误差分别为6.31%、3.34%和3.78%,在允许范围之内,证明了该方法的有效性.

一类带有时间平均的随机偏微分方程

在特别的线性增长条件和李普希兹条件下,利用Banach不动点定理证明了带有时间平均的无穷维随机偏微分方程的温和解的存在性和唯一性。