双索非线性振动瞬时相位差及其来源

为探究拉索间的同步或异步振动现象,对参数存在差异的双索的瞬时相频特性展开研究。推导了双索-质量块模型的无量纲动力学运动方程,采用伽辽金法得到离散的常微分方程,利用多尺度法进行求解。采用Runge-Kutta法和有限元法进行对比验证,三者结果均吻合良好。对不同参数双索的瞬时相位差来源进行了分析,结果表明:在某些频率范围内,高阶近似项对瞬时相位的影响不容忽略。双索的瞬时相位差来源于两个方面:一是线性解中相移值γ的差异;二是高阶近似解中漂移项占比参数β的差异。

基于矢量水听器单通道瞬时相位差加权的水下目标测向方法

针对在远程低信噪比条件下常规复声强方法目标测向精度较差的问题,文中提出了一种基于矢量水听器单通道瞬时相位差加权的水下目标测向方法。该方法根据水下目标线谱频率单元对应瞬时相位差相对稳定以及背景噪声频率单元对应瞬时相位差随机变化的特点,对矢量水听器各通道频率单元进行瞬时相位差的方差加权,增强了线谱信噪比增益并有效抑制了背景噪声的能量干扰,实现了对水下目标的高精度测向。仿真分析和实验验证了文中所提方法在-20~10 dB的低信噪比条件下的测向精度比常规复声强法平均提高15.8%。

基于瞬时相位差分特性的数据传输系统丢点检测方法

针对数据传输系统丢点问题,依据连续正弦信号瞬时相位差分特性,探讨了一种自动检测数据传输系统丢点方法。首先在数据传输系统采集前端加入正弦信号;然后将解包好的数据通过希尔伯特变换求取数据瞬时相位,并从前向后进行相位补偿,使数据瞬时相位呈连续递增形式;最后通过相位差分法求得瞬时相位前向差分。由理论分析可知:连续正弦信号未丢点时,当前位置数据相比前一位置数据相位差为2πfc/fs(fc为正弦信号频率,fs为数据传输系统采样率);连续正弦信号丢点时,当前位置数据相比前一位置数据相位差为2πfc(n+1)/fs(n为传输数据丢失点数)。由此特性,可实现对数据传输系统是否丢点实现自动检测。理论分析和实验结果表明,探讨的数据传输系统丢点检测方法可实现对数据传输系统是否丢点实现自动检测,便于工程应用。

桩底溶洞探测中瞬时相位差强度计算方法的优化及应用

双通道桩底溶洞声呐探测方法是岩溶地区钻孔灌注桩特殊泥浆施工环境下一种有效的溶洞探测方法,其中所运用的瞬时相位差强度(IPDI)分析方法可以用于提取溶洞顶底板的微弱反射信号并揭示溶洞位置。但该溶洞探测方法中一些关键参数的取值对溶洞探测效果的影响规律不明确,可能导致计算所得溶洞顶底板位置及溶洞大小的精度发生损失。本文旨在得到IPDI计算中关键影响因素及其影响规律从而达到优化效果,并将其运用于模拟工况以及实测信号的IPDI分析验证其有效性。首先,采用二维黏弹性波方程和交叉网格时域有限差分建立了溶洞探测仿真数值模型。接着将其用于探索IPDI计算过程中采样率、总体平均经验模态分解(EEMD)中总体平均次数、标准差等关键参数的影响规律并进行优化,尝试运用灰色预测模型抑制探测结果的端点效应。最后,将优化方法运用于工程实测信号IPDI分析过程。结果表明,当采用0.5~1 MHz的采样率,并在EEMD过程中选取0.1作为标准差以及300~600作为总体平均次数能够使溶洞顶底板位置和溶洞大小的探测精度得到提升。当采用灰色预测模型抑制IPDI图像端点效应时,能够有效减缓其两端的异常"飞逸"现象。在进行实测信号优化分析时,发现针对实测信号的零漂现象采用将重构信号减去EEMD过程所得到的趋势项的优化方法,能够得到原先被掩盖的溶洞底板反射信号并计算出溶洞底板位置,并且经与钻孔柱状图对比,其计算结果准确可靠。相较任意选取参数时的探测结果,本文提出的优化方法的确能够帮助提升双通道溶洞声呐探测方法的精确度。

基于矢量水听器瞬时相位差方差加权的低频线谱检测算法

针对水下目标未知线谱的检测问题,依据水下目标辐射噪声中含有高强度稳定低频线谱成分和低频水声信号相位的高稳定性等特征,并结合矢量水听器的特性,提出了一种基于矢量水听器瞬时相位差方差加权的低频线谱检测算法。该方法根据背景噪声单元声压-振速相位差随机起伏大、目标辐射线谱频率单元声压-振速相位差方差比较稳定的特点,对各频率单元进行互谱相位方差加权,提高了线谱输出信噪比。理论分析和海试结果表明:输入谱级信噪比大于-12 d B时,该方法可以有效抑制起伏背景干扰、增强目标未知低频线谱能量,为水下UUV等低速小型平台探测目标低频线谱提供了可能,具有较好的工程应用前景。

一种新的相位差瞬时测量电路

本文介绍了一种新的瞬时相位差测量电路，分析了基本测量原理。设计了测量电路，画出了电路的工作波形，最后，总结了电路的特点。

分布与端部激励下悬索瞬时相频特性对比

一般认为当激励频率不变时悬索响应相位为恒定值,而实际上非线性效应使相位随时间呈周期变化,且其特性与激励密切相关。为研究在分布和端部两种典型激励下悬索瞬时相频特性的异同,首先,利用伽辽金法将两种激励单独作用下的运动控制方程离散为常微分方程,采用多尺度法进行摄动求解。其次,通过数值算例,分别算得两种激励下不同Irvine参数λ^(2)(以及对应垂跨比)和激励频率Ω时悬索的响应。最后,利用Hilbert变换分别得到响应和激励的瞬时相位,进而研究两者相位差及其幅值在λ^(2)-Ω平面内的变化规律。研究表明,无论哪种激励下,系统高阶近似解中的漂移项和二倍频项将使响应相位随时间呈周期变化。两种激励下悬索频响方程的右侧项存在差异,使响应幅值a不同,进而可以通过高阶解中的漂移项和二倍频项影响相频特性。分布和端部激励下响应-激励的瞬时相位差幅值p均会在λ^(2)≈3.0且Ω≈1.12为中心的局部范围内突然增大并呈反对称分布。但是,前者突变范围为狭长带域,而后者为点域,且前者量值明显大于后者。

不同索力斜拉索的主共振瞬时相频特性

考虑拉索垂度及几何非线性,研究了不同索力拉索的瞬时相频特性.利用斜拉索面内分布激励下的运动控制方程,采用多尺度法对微分方程进行摄动求解,分别得到面内、外主共振响应的近似解析式,再采用Hilbert变换得到响应与激励的瞬时相位差及其幅值.研究了不同索力下,响应与激励的瞬时相位差的变化规律及其原因.研究表明:面外主共振响应与激励间保持恒定的相位差,而面内响应与激励的瞬时相位差与索弹性参数和垂度等有关,微小的索力变化可能导致瞬时相频特性的明显改变.主要原因是面内响应的近似解中存在两倍频项和漂移项,前者使响应瞬时相位在单个周期内出现两次正负交替,后者决定面内响应与激励瞬时相位差的最大值及其变化规律.

数字信道化的调制信号测频方法

由于雷达信号覆盖带宽范围的增大,在对宽带雷达信号进行模数转换时,采样频率需要达到吉赫兹,因此存在后端的信号处理速度和信号采样速率不匹配的问题。为了解决该问题,采用高效数字信道化结构。为了实现对经过该结构处理的雷达信号的频率参数估计,提出在传统的瞬时相位差测频的基础上加上中值滤波处理的测频方法。仿真结果表明该方法能够有效地提高调制信号的测频精度,减小由于相位编码信号本身存在相位跳变而引起的测频误差。可以将该方法应用于宽带数字接收机后端信号处理的频率测量。