并联杆系机床结构干涉

通过对并联杆系机床结构干涉问题的研究 ,分析影响机床加工尺寸范围的因素 ,建立了并联机床支承腿之间及虎克铰结构干涉的数学模型 ,为并联机床的结构系列化设计提供了依据 ,并做了实例计算。

深海声影区时频谱干涉结构与声源定位

被动声呐探测位于深海声影区的水面舰船辐射噪声时,接收信噪比通常较低,导致声源被动定位方法的性能较差。针对这一问题,提出一种利用接收信号时频谱干涉结构的声源距离和径向速度联合估计方法。首先根据射线声学理论,建立时频谱沿频率轴和时间轴的干涉条纹周期与声源距离和径向速度的关系,然后对接收信号时频谱进行二维傅里叶变换和多频带处理以估计上述干涉条纹周期,最后解算声源距离和径向速度。仿真和海试数据处理结果表明,相比于现有利用接收信号自相关的声源距离估计方法,该文利用时频谱二维傅里叶变换的声源定位方法具有较好的稳健性,比较适用于低信噪比条件下的声源被动定位。

用于检测痕量铅离子的功能化反射结构光纤干涉传感器

铅离子(Pb^(2+))是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器,用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化的水凝胶传感膜。该传感膜选用甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-HEMA)作为识别单体。2-HEMA中的氧原子能与Pb^(2+)发生配体-受体相互作用,形成“-O-Pb-O-”交联结构,从而改变TCF的新包层有效折射率。因此,可以通过观察反射光谱中光信号的变化来检测水溶液中Pb^(2+)的浓度。所提出的传感器具有很高的检测灵敏度(1.926×10^(9)nm·mol^(-1)·L),其检测极限为4.14 ppt(1 ng·L^(-1)=1 ppt),比世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Pb^(2+)(10 ppb,1μg·L^(-1)=1 ppb)浓度低1000倍。此外,利用一个方程组实现了该传感器的温度自校准功能,成功地消除了环境温度的干扰。由于该传感器良好的特异性、稳定性以及反射式结构,非常便于实时远程检测,为环境和人类健康监测提供了广阔的前景。

利用深海海底声反射区频域干涉结构的声源深度估计方法

提出了一种基于深海海底声反射区声场频域干涉结构特征的水下宽带近海面声源深度估计方法。该方法通过建立深海海底声反射区到达声场结构模型,推导了垂直阵接收信号波束输出幅度谱的近似表达式,利用幅度谱与声源深度和垂直到达角(俯仰角)之间的周期变化关系,将接收信号映射到深度−垂直到达角域中,实现了对宽带声源的深度估计。仿真实验与影响因素分析验证了该原理的正确性,南海实验结果表明:利用阵长为64 m的垂直短阵接收标定深度为50 m和100 m的双弹信号,得到的深度估计结果同实际声源深度吻合较好,估计误差不超过7%,验证了该方法的有效性。

林尼克结构干涉测量系统误差分析

在应用林尼克结构干涉测量系统进行测量时,发现系统存在一个近似为二次曲面的测量误差。根据光学干涉系统的测量原理,分别对林尼克结构干涉测量系统的相移器误差、摄像机误差和光学系统误差进行了分析,确定光学系统误差是干涉测量系统的主要误差源,其中显微物镜焦点轴向误差是产生系统测量误差曲面的主要原因。以平面为实验测量样件,应用测量系统对参考光臂显微物镜的不同轴向位置进行了测量,通过分析测量结果验证了焦点轴向误差对系统测量误差的影响,并与理论结果进行了比较。

频散、声场干涉结构、波导不变量与消频散变换

浅海低频声场具有稳定的干涉结构,在距离-频率平面干涉结构可以由波导不变量概念统一刻画.回顾了频散、干涉结构和波导不变量概念的关系.综述、解释了作者等人新近引入的消频散变换,一种类似Fourier变换的双参数酉变换,变换可以同时消除多模频散.变换的惟一先验输入参数是β-不变量.给出了初步实验数据处理结果.首次将消频散变换引入处理耦合简正波和混响问题,解释并证明了消频散变换在这些问题中的有效性.

利用宽带声场频率-掠射角干涉结构的深海直达声区目标深度估计方法

针对典型深海环境中宽带声源的深度分辨问题,通过研究深海声场随频率起伏的干涉结构与垂直线阵频域波束输出图中的干涉结构,给出一种直达声区内可区分多水下目标的宽带声源深度估计方法。该方法以近水面目标的射线声场模型为基础,推导出近海面宽带声源接收声场的波束输出表达式,阐明了频域波束输出图中干涉结构与声源深度的对应关系。然后利用改进的傅里叶变换方法将二维频域波束输出图映射到声源深度-掠射角度域,可实现声源深度信息的有效分离。最后开展了深海实验验证,利用垂直阵接收拖曳声源发射的宽带白噪声信号,拖曳声源深度计算结果与实测声源深度基本一致。数值仿真与实验结果均表明该方法可以在多目标复杂环境下准确估计出水下宽带声源的深度。

基于寄生干涉结构的光纤光栅传感解调装置

介绍一种新的基于寄生干涉结构的干涉解调方案 ,它将包含应变信息的波长漂移信号变为相移信号 ,借助相位计显示的相移量确定待测应变量的大小 系统传感灵敏度的实验值为1.5 8Deg/ με ,在误差允许的范围内与理论值 1.6 1Deg/ με基本吻合 ,具有 0 .

光束强度和偏振非均匀性对全息干涉结构的影响

伴随着光束强度和偏振角度差值的增大,衬比度却逐渐的减小,并且这种影响随着光束入射角的增大而减小。三束光干涉中光束强度和偏振非均匀性造成的是波矢差的变化,从而使干涉格点的形状和衬比度得到变化。通过对光束强度和偏振非均匀性对全息干涉结构影响的分析研究,对促进光学微结构的制备和优化起着非常重要的作用。因此,本文利用计算机技术对光束强度和偏振非均匀性对全息干涉结构的影响进行了模拟,并对模拟结果进行了分析,希望能够引发读者的思考。

基于HHT变换的低频声场干涉结构降噪研究

为提高低频声场干涉结构的信噪比,改善干涉条纹的清晰程度,利用希尔伯特黄变换(HHT)对干涉结构进行经验模态分解(EMD),选择合适的固有模态函数组成模态域干涉结构并求和作为声场干涉结构的最终处理结果。仿真研究表明,该算法能对干涉结构降噪从而提高干涉条纹的清晰度,并能消除传播损失对干涉条纹的影响,从而为基于干涉条纹的信号处理新方法奠定基础。

声场干涉结构相似度匹配的目标运动参数估计

针对水中运动声源定位问题,建立了一种基于声场干涉结构谱向量相似度匹配的目标运动参数估计方法。结合声场干涉结构水平纵向相关特性,利用目标辐射噪声LOFAR谱图中不同频率的谱值序列,基于两方位-两距离目标运动要素计算方法获取的目标距离解向量,构造声场干涉结构谱向量相似度匹配代价因子,实现目标运动参数估计。仿真数据与试验数据验证结果表明:在绘制的目标运动要素解算结果可视化分布图中可清晰呈现出目标初距、航向和速度结果。该算法实现过程简单、解算效率高,对目标方位误差有较好的鲁棒性。

基于甚低频声干涉结构的目标径向运动速度估计

为探测安静型潜艇,宜利用其50Hz以下的共振线谱声辐射。采用双水听器声压互谱无功分量和单矢量传感器垂直复声强有功分量2种时空变换获得了线谱声场较简明的干涉结构。以此为物理基础,利用建模或有效深度近似模型预报水平相干距离,并基于干涉结构测量目标渡越一个水平相干距离尺度的时间,实现对目标径向运动速度的估计。仿真研究表明:声速剖面、海底存在吸收和存在剪切波等方面不影响干涉结构的周期变化,验证了甚低频声场稳定的相干性;建模及有效深度近似2种方法均能获得足够精度的径向运动速度估计。

利用海底弹射区角度-距离干涉结构特征实现声源深度估计

被动声呐探测位于深海海底弹射区的声源时空时采样能力有限,且声呐接收信噪比较低,导致声源深度估计方法性能较差.针对这一问题,本文基于射线模型推导了干涉结构峰值条纹关于声源位置的理论表达式,提出一种基于角度-距离干涉结构峰值特性的声源深度估计方法,该方法包括利用峰值条纹起伏特性估计声源深度和干涉结构重构两个部分.在低信噪比条件下,被噪声淹没的峰值条纹会重现于重构后的干涉结构,使得声源深度估计方法可以适用于海底弹射区的低信噪比环境.该方法同时结合阵列空时累积增益和干涉结构的图像低秩特性.通过典型深海波导蒙特卡罗仿真实验验证,该方法可在低信噪比条件下对海底弹射区声源的深度进行较为准确的估计.

宽带噪声目标声场干涉结构图的时空变换

水听器接收的运动目标宽带噪声的频率-时间I(ω,t)声场干涉结构图随着目标的运动会发生相应的变化。这个变化将引起I(ω,t)中干涉条纹的弯曲,使得I(ω,t)和频率-距离干涉结构图不再有简单的线性映射关系。在深入分析宽带噪声运动目标频率-时间I(ω,t)和相应频率-距离I(ω,r)声场干涉结构间的非线性映射关系的基础上,提出了一种从I(ω,t)到线性I(ω,r)的时空变换方法(Time-Space Linear Transformation,TSLT)。数值仿真实验结果表明,TSLT可以有效地消除目标运动的影响,从I(ω,t)中恢复出能真实反映频率-距离声场干涉结构规律的I(ω,r)。最后给出利用运动目标宽带噪声声场干涉结构估计波导不变量的应用例。

基于复合干涉原理的局部放电检测光纤传感器

针对基于传统干涉结构的局部放电检测光纤传感器存在参考光纤隔音处理难、不利于现场布设等问题,设计了Mach-Zehnder与Sagnac复合干涉结构的光纤传感器。本研究应用延迟光纤与直线型传感光纤结构解决了上述问题,采用3×3耦合器对光信号引入相移以增加系统的动态响应范围,并阐明了传感光纤以及延迟光纤长度对系统传感特性的影响规律。利用局部放电模拟装置进行性能测试的实验证明,所设计的局部放电检测光纤传感器具有良好的响应性能,测得局部放电信号的时域响应峰峰值为2.45 V,频率分布范围为10.62 kHz~57.73 kHz。研究表明该复合干涉结构可有效提升局部放电检测光纤传感器的检测性能,提高现场适应性。

电子纵向初速度在氢原子蜘蛛状动量谱干涉结构中的作用

使用半经典回碰模型和求解含时薛定谔方程的方法,数值研究了电离电子的纵向初速度在氢原子的蜘蛛状动量谱干涉结构中的作用.对光电子动量谱的纵向和横向动量分布性质的数值研究结果表明,可以从光电子动量谱的纵向动量分布获取电离电子纵向初速度的信息.研究发现,无论将初速度视为多个常数亦或是多段分布,均能重建完整的蜘蛛状干涉结构,可见用常数值来描述电子的初速度有待深入研究.另外,数值求解含时薛定谔方程的结果也与半经典回碰模型的模拟结论相一致,可以互相印证.本文的研究结果表明,纵向初速度在强激光脉冲电离产生的光电子动量谱中起着重要作用,速度的分布情况还需结合非绝热过程深入研究.

孤立内波对过渡海域声场干涉结构的影响分析

南海北部陆坡海域是孤立内波的活跃区,孤立内波在该海域能够引起水体环境较强烈的水平不均匀性,从而影响声场干涉结构。将描述宽带声信号强度干涉条纹斜率的波导不变量视为一种分布,能更准确地分析声场的距离-频率干涉结构。本文研究了孤立内波环境下过渡海域声场的距离-频率干涉结构,依据实测孤立内波海洋环境,得到孤立内波环境下随距离变化的声速剖面,利用抛物方程方法仿真过渡海域声场干涉结构。在此基础上,利用拉东变换和傅里叶变换结合的谱值分离方法在低信噪比环境下提取波导不变量分布。分析表明孤立内波环境下过渡海域的声场类影区、类会聚区的波导不变量取值更丰富。

浅海主动声呐混响干涉结构特性及增强方法

主动声呐混响信号在时间-频率域具有干涉结构,可利用时频分析方法获取干涉条纹,但易受环境因素影响造成干涉条纹模糊。文章基于简正波理论的主动声呐混响模型,分析短时傅立叶变换时间窗的选取对干涉条纹的影响,充分利用主动声呐具有明确时间信息的优势,提出一种基于变窗长短时傅里叶变换的干涉条纹增强算法。仿真和海试结果显示,与固定窗长相比,该处理方法所获得的混响干涉结构更加清晰,为利用干涉结构进行目标检测和跟踪的方法提供参考。

基于Mirau干涉结构的全场光学相干层析系统

基于Linnik结构的全场光学相干层析系统以高分辨率、深穿透性、无损非接触、数百万通道并行层析等优点被广泛应用于生物医学成像领域。在该系统中,参考臂和采样臂采用两个完全相同的显微物镜,二者的对准精度均为微米级,无法通过机械结构的约束使其满足成像条件。在不同的应用场景下成像时,需要同时更换两个物镜并需要重新调校,过程比较繁琐。在环境振动以及温湿度和结构应力变化的工况下,系统性能会降低甚至失效。针对上述问题,本课题组提出了基于Mirau干涉结构的全场光学相干层析系统,将参考臂和采样臂集成到一个方向上,同时,针对样品的折射率特性,在物镜结构中填充相应的介质进行折射率匹配。该系统性能稳定,并且可以随意切换倍率。采用该系统对非生物样本(PCB板)和生物样本(洋葱表皮和绿萝叶片)进行了成像实验,验证了该系统的可行性。

北极双声道波导声传播特性分析

北极波弗特海域下特殊的双声道声速结构对水下声传播产生深刻影响,本文利用第9次北极科学考察数据,研究了双声道波导的声传播特性,分析了波弗特声道显著声捕获能力的机理。研究发现:当声源频率足够高时,一些模态会被捕获在波弗特声道中,这些被捕获模态将不受海冰或海床影响,能量损失较小。当声源位于声道内时,激发出的被捕获模态使得声波能够远距离传播。另外,这些被捕获模态的声学特性仅与波弗特声道内的声速变化有关,在声场中传播较为稳定,能够形成稳定的干涉结构。