承德地区摆式仪器观测背景功率谱密度特征分析

为获取承德地区摆式倾斜仪捕捉的地震前兆信息及仪器性能,利用功率谱密度分析方法研究3台VP型垂直摆和1台水平摆倾斜仪的噪声频谱特征。研究结果表明,正常情况下,4台仪器记录的主要背景噪声为0.2 Hz以下的低频自然环境噪声;降雨事件主要影响0.2 Hz以下的低频段;摆式仪器能较好地记录到地震波,近震为更多高频成分,远震以记录面波占主导;地震事件可导致0~0.3 Hz频段的噪声显著增加;仪器标定过程中,低频噪声会显著增加。

融合多工况功率谱密度函数的工作模态分析方法

频域分解(frequency domain decomposition,FDD)方法是开展环境激励下结构工作模态分析(operational modal analysis,OMA)的常用方法。但是,现有的FDD方法存在一些不足:①无法剔除非白激励及谐波激励引起的虚假模态;②无法区分结构密集模态与不相关非白激励产生的虚假模态。通过研究发现功率谱密度(power spectral density,PSD)矩阵的秩是FDD方法性能的决定性因素。在此基础上,提出一种新的工作模态识别OMA方法,该方法结合了不同激励工况下的响应PSD函数矩阵,并分别对单个激励工况下的响应PSD矩阵与多工况下的增广响应PSD矩阵进行奇异值分解,通过对比单工况PSD矩阵与增广PSD矩阵在奇异值峰值处秩的变化,识别出包括密集模态在内的结构模态参数,并消除由非白激励产生的虚假模态。采用桁架结构仿真算例和广州塔的工程数据集验证所提方法的有效性。

基于功率谱密度筛选的高海拔区背景噪声快速成像技术

真实且高信噪比的经验格林函数是准确提取面波频散和反演地下结构的前提,而实际噪声源分布与理论存在差异,且高海拔区噪声源数量少、能量弱,不仅需要长时间的数据采集,也难以获得高信噪比的经验格林函数。因此本文提出基于功率谱密度的背景噪声数据筛选方法,对某高海拔地区采集的92 h的背景噪声数据进行筛选,不仅大幅缩短了互相关计算时长,更有效提取了高信噪比的面波,减弱了高视速度干扰波,并获得了浅层0~140 m高分辨率的横波速度结构。本次研究为作业难度大的高海拔区开展周期短的水利水电勘察工作提供了新思路。

高速铁路0.01~120 m波段轨道不平顺功率谱密度函数的构建

目前国内外铁路轨道不平顺功率谱密度(power spectral density, PSD)函数的表达式多种多样,但因检测仪器有效测量范围有限,其表征波段范围往往较窄,常以短波、中波或中长波等形式呈现,因此,开展更宽波段轨道不平顺功率谱密度函数的研究对铁道工程领域的科学研究和工程应用具有参考价值。本文对波磨小车与综合检测列车测得的高速铁路轨道(面)不平顺数据进行预处理,采用改进的周期图方法计算和分析其功率谱密度,总结其宽带和周期性成分特征;基于计算所获得的中位轨道不平顺功率谱密度,提出短波[0.01,1) m、中长波[1,120] m以及更宽波段0.01~120 m的轨道不平顺功率谱密度函数的拟合公式,并将本文提出的拟合谱与既有的典型谱进行比对分析。研究结果表明:高速铁路功率谱密度存在多个周期性成分,短波不平顺周期性成分主要与钢轨接头以及波磨相关,中长波不平顺周期性成分主要与无砟轨道结构和32 m简支梁桥的构造形式有关;所提出的短、中长波以及0.01~120 m波段的拟合公式能够很好地表征轨道不平顺功率谱密度的宽带波长特性,且参数少,形式简洁,适用性强。

基于共空间模式和功率谱密度的脑电信号分类

由于单一域缺少其他相关信息而导致运动想象分类准确率不高和泛用性差,本文研究设计了基于空间域和频域的运动想象分类方法。根据运动想象执行时的对侧映射机制以及事件相关同步和事件相关去同步的现象,对C3和C4通道数据进行共空间模式和功率谱密度特征提取和融合,然后使用网格搜索参数优化的支持向量机对运动想象的脑电信号进行分类。结果表明共空间模式和功率谱密度的融合特征,解决了共空间模式对噪声敏感以及缺少频率特征信息的缺点,实现了更高的分类结果和泛化性,分类准确率达91.3%,验证了该方法的有效性。

北武当观测站洞体形变观测功率谱密度特征分析

选取山西省北武当地震观测站洞体形变测项正常时段及干扰时段的观测数据,计算功率谱密度(PSD),分析洞体形变数据的正常背景特征和不同干扰下对应PSD值的变化特点。结果表明:(1)无干扰:正常背景下,观测数据每日PSD值变化不大,可反映最大频率为8.3×10^(-3)Hz的PSD分布;(2)曲线加粗:在10^(-3)Hz以上频段,干扰日PSD值增大,表现为高频干扰;(3)台阶、突跳和畸变:PSD值全频段明显增大;(4)趋势改变:PSD值变化不大;(5)地震波:随着同震效应增大,PSD值频段范围和变化幅度增大。

基于功率谱密度与随机配置网络的低压串联电弧故障检测

低压串联电弧电流为非平稳信号,故障特征区分度低且具有随机性,给电弧故障特征提取和准确检测带来困难,提出了基于功率谱密度与随机配置网络的低压串联电弧故障检测方法。首先,搭建了串联电弧故障发生平台,采集不同负载类型的电流数据,构建数据集。其次,采用功率谱密度对电流信号执行随机信号分析,实现对电流信号的定量化频域特征描述,增强故障电流与正常电流特征的区分度。然后,采用随机配置网络构建串联电弧故障检测模型,将功率谱密度特征用于随机配置网络的自适应训练学习,提升网络训练效率和模型故障检测能力。在本文构建的电流数据集上,串联电弧故障检测的平均准确率达到96.1567%,证明了方法的有效性。

平稳随机激励下非黏滞阻尼系统功率谱密度函数的灵敏度分析

功率谱密度(power spectral density,PSD)函数的灵敏度分析是实现结构系统在随机激励下梯度优化算法的基础。区别于黏性阻尼模型假设阻尼力正比于瞬时速度,非黏滞阻尼模型的阻尼力与质点的时间历程相关,因而能够更准确地描述黏弹性材料的耗能特性。针对卷积型非黏滞阻尼系统PSD函数的灵敏度求解问题,利用虚拟激励法(pseudo-excitation method,PEM)将平稳随机激励下非黏滞阻尼系统的随机响应问题等效转化为确定性的简谐响应问题;利用直接微分法推导出PSD函数的灵敏度表达式;分别引入基于复模态的一阶、二阶近似法和基于实模态的迭代法构建PSD函数的灵敏度算法;通过数值算例比较三种方法的计算精度和效率。结果表明,迭代法更适合大规模非黏滞阻尼系统PSD函数的灵敏度求解。

遥测振动信号功率谱密度压缩算法

针对弹载飞行期间传输带宽受限的问题,设计出了一种遥测振动信号功率谱密度压缩算法,将传输遥测振动信号转化为传输功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)信号。通过比较不同窗函数的特性,选取出最适合遥测振动信号的截断函数。并且,采用频域平均法减少随机分量对谱分析结果的影响,实现对数据的压缩。Matlab仿真结果表明,选用汉宁窗能够有效抑制旁瓣电平削弱频谱泄露现象。该算法将数据量压缩至5%,大大提高了弹载飞行的传输效率。

用功率谱密度坍陷评价光学元件波前中频误差特性

扼要介绍了光学元件波前二维功率谱密度的计算方法,并引入功率谱密度坍陷的概念描述光学元件波前频谱特性。功率谱密度坍陷是对二维功率谱密度在不同角度上进行Radon变换得到的投影,它既利用了光学元件波前的所有有效数据,又沿袭了一维功率谱密度简明直观的特点。虽然功率谱密度坍陷在结果的表现形式和量纲方面与一维功率谱密度相同,但功率谱密度坍陷在评价光学元件波前频谱特性方面比用一维功率谱密度和二维功率谱密度更具优越性。

小口径终端HTS高清视频应用中的EIRP谱密度分析

基于工业和信息化部及国际电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)关于动中通/移动平台地球站发射信号的等效全向辐射功率(Equivalent Isotropically Radiated Power,EIRP)谱密度要求,以及高清视频应用对于传输速度的要求,以两种典型小口径终端为例,分析其使用亚太6D、中星16进行高清视频应用时对相关传输要求的满足情况。结果表明,小口径终端进行高通量卫星(High Throughput Satellite,HTS)高清视频应用时,采用扩频方式降低功率谱密度是避免邻星干扰的一种有效手段。

信号功率谱密度的物理基础

借助于信号对简谐振子和简谐振子阵列的作用 ,定义了信号的瞬时能量谱密度 ,进一步引入了信号的瞬时能量、功率谱密度、功率、能量谱密度及总能量等基本物理量 .给出了功率谱密度的主要性质以及功率谱密度与其它各物理量之间的关系 .

非平稳随机过程功率谱密度初探

提出了非平稳过程功率谱密度的概念。证明路面谱密度就是非平稳随机过程Wiener过程的功率谱密度。该结果对路面仿真以及为车辆振动提供输入激励的实时性和真实性具有很重要实际价值。

邻星协调中对频谱密度的相关规定

1 国际电联对于上行站载波的限制 国际电联无线电规则中，为了防止地球站发射的载波对邻近卫星形成干扰，对上行站载波的偏轴辐射的功率谱密度提出了要求。按ITU-R S.524-5建议要求6GHz频段上发射的各地球站天线在其偏离主轴2.5°以上及对地静止轨道3°范围内，其偏轴辐射EIRP不超过如下规定：

路由级Internet宏拓扑结构的谱密度分析

针对路由级Internet宏拓扑结构进行了谱密度分布分析与无符号拉普拉斯谱(SLS)分布分析。首先通过对拓扑结构各异的5种采样拓扑图,分别进行谱密度-特征值分布分析,发现5组分析结果表现出高度的一致性,证明了Internet拓扑结构的自相似性,也证明了采样拓扑可以再现局部Internet拓扑结构特征。然后通过采样拓扑图的谱密度-特征值分布函数与ER图、BA无尺度网络拓扑图进行比较,发现三者具有明显区别,得出谱密度-特征值分布函数可作为分辨图谱拓扑结构有效方法的结论。最后通过4组3000点采样拓扑进行SLS分布分析,发现尽管4组3000点采样路由与连接互不相同,但SLS谱分布却非常相似,4组采样拓扑在特征值λ=1处重数均较高,重数次高的特征值都群聚在λ=2处。在特征值从2～103变化过程中表现出较明显的幂律分布特性,其幂指数值保持在3.2813至3.8013之间,特征指数接近。该结论为Internet宏观拓扑结构建模研究提供了量化判据,是Internet拓扑建模研究的重要内容。

下三角双线性时间序列模型的近似三阶矩结构和双谱密度

下三角双线性时间序列模型,特别是它的一些简单的特殊情况,被许多人研究过.但对于一般形式,目前,只知道其二阶结构(自协方差和谱)与线性ARMA模型相似.而反映该模型特征的三阶结构(三阶矩和双谱),由于既繁琐又复杂而很难获得(文献中尚未见报道).该文给出一种计算三阶矩和双谱的近似方法.特别地,对于可分离的下三角双线性时间序列模型,得到了比较简洁实用的计算公式.

对角双线性时间序列的近似三阶矩结构和双谱密度

三阶矩结构和双谱是分析和研究非线性时间序列的重要方法.但对于双线性时间序列来说,计算两者的精确值是困难的.因此,寻找比较好的近似值就非常有必要.本文针对一般的对角双线性时间序列,给出了计算近似三阶矩和双谱密度的公式.仿真计算表明,这些公式是有效的.

液体粘滞阻尼器减震结构功率谱密度分析方法

为了弥补现有消能减震结构地震反应分析方法的不足,本文针对将功率谱密度函数应用于消能减震结构地震反应及可靠度分析提出了实用方法。根据功率谱密度分析方法的原理,结合结构地震作用下最大反应概率估计的方法,采用SAP2000建立了附加液体粘滞阻尼器结构的有限元模型,分别用传统方法和基于功率谱密度分析的方法进行了结构的地震反应及可靠度分析。结果表明:相对于振型分解反应谱法,由功率谱密度分析方法得到的附加液体粘滞阻尼器结构的地震反应分析结果与时程分析法更为接近;用功率谱密度分析方法可以方便地对结构地震作用下最大反应的概率做出估计,可用于结构地震可靠度的计算。

功率谱密度的数值计算方法

采用功率谱密度 PSD(Power Spectral Density)作为大尺寸光学元件表面质量的评价标准 ,对其定义及计算普适公式及方法进行了详细的分析推导 ,给出了被测样品的计算结果 ,并就在不同条件下计算平均 PSD的方法和结果进行了分析比较和讨论。

基于功率谱密度的蛋鸡声音检测方法

利用声音连续监测动物生长过程的缺点是无效声音数据量大。为了获得便于研究人员使用的小数据量并同时反映动物行为信息的声音，引入分类识别方法对原始声音进行处理。以栖架饲养环境中的含有海兰褐蛋鸡呜叫声的声音片段和风机噪声片段为研究对象，基于不同类型声音在1000～1500Hz频率范围内的功率谱密度存在差异，对2种声音片段进行了分类识别。试验结果表明，该方法的全面正确识别率为95％，其中蛋鸡声音片段正确识别率为93．3％。该方法将有助于实现风机噪声环境中动物声音实时检测与提取，从而减少无用声音数据的储存与传输。