非线性最小二乘法在傅里叶变换红外光谱定量分析中的误差估计

根据统计学的参数估计理论,提出在傅里叶变换红外光谱定量分析中使用非线性最小二乘法进行浓度反演的参数误差估计方法。实验中,通过光谱平均次数来控制噪声水平,以此来评估不同噪声水平下混合气体中各组分反演结果的估计误差。结果表明,对于自研抽取式傅里叶变换红外光谱仪,8次平均光谱即可满足反演误差小于3%的需求,64次平均光谱的反演结果配合估计误差可以实现对平均浓度的覆盖率达到100%。随着噪声水平的降低,仪器、环境等非噪声因素的扰动是估计误差的主要部分。该方法在优化光谱定量分析的参数配置和指导光谱仪器系统设计等诸多方面具有重要的应用前景。

基于非线性级联傅里叶变换的光学Hash函数构造

提出一种基于非线性级联傅里叶变换的光学Hash函数的构造方法.此方法分为两轮单向加密过程,在第一轮中,先将待处理的数字信息以512bit作为数据块编码,将整个数字信息整分成若干个"8×8的256阶灰度图像"(信息平面),然后在光电混合系统中对上述信息平面组做非线性级联傅里叶变换得到一个数值矩阵,对其进行扩展后得到4个信息平面,再对它们做非线性级联傅里叶变换得到64bit的Hash值(hash1);在第二轮中,先将原始信息平面中的每个数值循环左移4位,构造出相应的辅助信息平面组,然后对其做与第一轮相同的单向加密操作,得到hash2,将其与之前生成的hash1组合起来构成最终128bit的Hash值(hash).同时,本文提出采用雪崩效应系数(AEC)作为评价光学Hash函数性能的参数,理论分析和仿真实验均表明,该方法构造的光学Hash函数具有很好的抗碰撞性和良好的雪崩效应.

基于响应率修正的傅里叶变换光谱仪非线性校正算法研究

傅里叶变换高光谱仪器在定量化遥感领域展现出极大的优势,非线性校正是保证在轨辐射定标精度不可缺少的过程。针对搭载于风云四号静止轨道干涉式红外探测仪(FY-4/GIIRS)运行轨道受日晒分布不均匀、仪器环境温度日变化剧烈的特点,推导出一种基于仪器光谱响应率修正的非线性校正算法,通过测量一组标准参考辐射源光谱量化值和光谱响应率,拟合得到光谱响应率一次项修正系数。在仪器环境温度变化后,利用一次项修正系数、黑体观测光谱值和黑体观测光谱响应率重新计算光谱响应率常数项修正系数,就可以得到任意仪器环境温度下的仪器非线性校正系数。经仪器发射前地面热真空(TVAC)定标试验数据验证,该算法简单有效,在各试验环境温度工况下,对180~320 K观测范围内的辐射定标精度均有明显的提高。

傅里叶变换法在电梯结构振动测试的应用

针对电梯结构的振动,对牵引比为1:1的电梯振动特性进行了实验测试,在此基础上采用傅里叶变换(STFT)方法对电梯振动特性的测试结果进行了功率谱密度(PSD)检验,提出了电梯结构横向纵向耦合振动检测方法,研究电梯部件振动的主频率分布及其影响因素。结果表明轿厢架横向和纵向振动均为低频振动,主要是由于车架与车架之间的弹性相互作用所致,轿厢架纵向振动形式和幅值与平台架基本一致,但横向振动的PSD在高频区域有明显的峰值,而提升绳的横向和纵向振动频率较高。本研究为电梯监控传感器的设计和相关数据处理提供了参考依据。

基于非线性短时傅里叶变换阶次跟踪的变速行星齿轮箱故障诊断

针对变速行星齿轮箱信号频率模糊且受噪声影响的问题,提出了基于非线性短时傅里叶变换(NLSTFT)无键相阶次跟踪与变分模态分解的故障诊断方法。用NLSTFT算法估计信号瞬时频率,对其积分获得瞬时相位曲线,通过重采样得到角域信号;利用NCOGS算法对角域信号降噪,采用VMD算法进行角域信号模态分解,通过各模态分量信号包络谱解调实现故障诊断。实验结果表明,新方法计算效率高、鲁棒性好,提高了变转速行星齿轮箱故障诊断性能。

基于离散傅里叶变换与谐波平衡法的行星齿轮系统非线性动力学分析

研究了多间隙作用下行星齿轮系统的强非线性动力学行为。考虑齿轮啮合误差和时变啮合刚度,建立了2K-H型行星齿轮传动的弯扭耦合非线性动力学模型。利用离散Fourier变换（DFT）及其逆变换（IDFT）处理方程中非线性恢复力与位移坐标之间的函数关系,发展了一种可以求解多阶谐波响应的数值谐波平衡法,并用Broyden方法求解其形成的代数平衡方程组。用该方法分析齿轮非线性动力学稳态解时,啮合刚度与激励可以是任意的周期函数形式,不仅可以包含多次谐波响应,而且还可以求解系统的次谐波响应。克服了传统的解析谐波平衡法基于描述函数进行而难以求解一般周期响应和次谐波响应的缺点。作为算例,用该方法分析了行星齿轮传动的非线性频响特性,并与相应的线性系统进行了比较。

基于分步傅里叶变换法对非线性薛定谔方程的数值仿真

介绍一种数值求解非线性偏微分方程的方法;分步傅里叶变换法。光脉冲信号在光纤中传输时,同时受到色散效应和非线性效应的影响。所以利用分步傅里叶变换法,考虑光信号在光纤中传输一段微小距离的情况下,先计算色散效应对光脉冲的影响,然后再计算非线性效应对光脉冲信号的影响,进而近似求出非线性薛定谔方程的数值解。最后,应用MATLAB软件来数值仿真这个数值解,仿真结果可以清晰看到色散效应对光脉冲的脉冲展宽,以及非线性效应对光脉冲的影响。

CCD的非线性效应对改进型傅里叶变换轮廓术的影响

在傅里叶变换轮廓术中 ,由于 CCD探测器光电响应的非线性 ,将在测量中引入高次项 ,从而对相位的求解造成较大误差 ,通过理论的推导定性地解释了误差的来由 ,并用计算机进行了模拟计算 。

傅里叶变换光谱仪探测器非线性的影响及其校正方法

针对傅里叶变换光谱仪探测器引起的非线性进行研究,阐述了非线性的产生、分析了非线性对光谱的影响以及介绍了两种校正二次项非线性的方法:卷积法和迭代法。并采用这两种方法对干涉图进行二次非线性校正,然后在卷积法与迭代法的基础上提出一种更适用于实际数据的新方法。最后采用这三种方法对模拟数据以及实际采集数据分别进行非线性校正,实验数据说明校正后非线性能得到抑制。并且通过对比发现,新的校正方法有较好的精度及更快的速度。

基于傅里叶梅林变换的宽带非线性调频信号时差/尺度差估计方法

针对宽带非线性调频信号时差/尺度差估计难题,提出一种基于傅里叶梅林变换的估计方法。首先,计算两路信号傅里叶变换,取包络消除时差影响;然后,计算两路信号频谱包络的尺度互相关函数,估计尺度差;最后,根据估计结果对第1路信号进行时间尺度,再与第2路信号进行时域相关处理估计时差。仿真结果表明,分析结论正确,所提方法可行、有效。

不同形式非线性薛定谔方程及其分步傅里叶法求解

讨论光通信中脉冲的准单色光光场的正负频表示,正负频形式的傅里叶变换,正负频形式的非线性薛定谔方程及它们之间的关系.尤其在脉冲频谱的求解问题中,如果采用负频形式的非线性薛定谔方程则必须选取负频形式的傅里叶变换;如果采用正频形式的非线性薛定谔方程则必须选取正频形式的傅里叶变换.采用分步傅里叶法对具体实例进行数值求解,验证了讨论结果.

重叠加窗下卫星直序扩频通信干扰非线性抑制方法

由于离散傅里叶变换是通过对整个窗口内的信号进行频域变换,如果信号在窗口的两端产生不连续性,会导致频谱泄漏。而重叠加窗技术能够通过窗口的重叠部分来平滑信号,在不同时间窗口之间实现平滑过渡,减小频率泄漏和旁瓣效应的影响。因此,为提高通信性能,文中研究重叠加窗下卫星直序扩频通信干扰非线性抑制方法。将卫星直序扩频通信信号分成两路,通过改进升余弦窗函数,分别进行1/2重叠加窗处理;利用调制离散傅里叶变换算法变换加窗后的两路扩频通信时域信号,得到频域信号;采用自适应门限干扰检测算法非线性干扰抑制两路频域信号;由改进自适应幅度恢复非对称算法还原抑制后的频域信号,并对其进行逆变换处理,得到时域信号;按照1/2重叠加窗思想,融合两路时域信号,完成通信干扰非线性抑制。实验结果证明:该方法可有效重叠加窗处理卫星直序扩频通信时域信号,避免了旁瓣效应的影响,准确地抑制了卫星直序扩频通信干扰。

加窗付里叶变换用于非线性模型的分析

本文将加窗付里叶变换用于典型非线性模型Ｌｏｒｅｎｚ模型与Ｒｏｓｌｅｒ模型的分析中，展示了非线性模型独特的时频分布特征。

基于级联迭代傅里叶变换算法的光学安全技术

基于级联迭代傅里叶(CIFT)变换算法提出了一种新的光学图像的加密方法,该方法通过输入和4-F相关的傅里叶域的模糊设计和定位,从而实现光学加密以及真实性验证。与以往的方法有所不同,新算法采用改进的搜索策略:修改两个阶段的同步分布,同时扩大搜索空间。计算机模拟实验表明其快速的收敛算法能够更好地恢复图像的质量,密钥会被分配到不同的方面,用户只有在得到这些密钥的授权之后才能得到解密后的图像,这种密钥分配策略可以极大减少被入侵的风险。

基于光通量倍增法的傅里叶红外探测系统光谱响应度非线性测量

在宽动态范围、高分辨力、宽频谱红外辐射测量中,傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)是常用的探测单元,其光谱响应度的非线性是宽动态范围红外光谱测量的不确定度主要贡献项之一。基于光通量倍增原理,建立傅里叶红外光谱探测系统的非线性测量实验系统。实验研究了在非线性测量典型时间段内的黑体辐射源和FTIR红外光谱探测系统的漂移特性,设计了测量序列变换模型来消除测量过程中的一阶线性漂移影响。在200~1000℃范围内,实验测量了FTIR红外光谱探测系统的非线性特征,给出了在典型波长3.9μm和10.6μm处的非线性测量结果及相应的不确定度。

一种新的变换——匹配傅里叶变换

本文提出了非线性调制信号处理的新方法———匹配傅里叶变换 .匹配傅里叶变换是对傅里叶变换的新发展 ,是对变采样率处理技术的概括 .文中对匹配傅里叶变换进行了理论分析 ,论述了其与变采样率处理技术之间的关系 .最后 ,进行了计算机仿真 ,仿真结果表明 。

基于随机分数梅林变换的非线性图像加密算法

为了消除线性加密系统的安全隐患,提出了一种基于随机分数梅林变换的非线性图像加密算法。结合对数—极坐标变换和随机分数傅里叶变换构造了随机分数梅林变换,随机化过程用到的实对称随机矩阵由线性同余函数生成。输入的实值图像经随机分数梅林变换非线性加密,得到便于存储和传输的实值密文。该算法增加了线性同余函数的3个参数作为密钥,与分数梅林变换相比,随机分数梅林变换的分数阶密钥的敏感性更强。数值模拟表明该算法有较强的抗攻击能力,密钥灵敏度高,具有良好的安全性。

基于离散双正交傅里叶变换的FMCW雷达测距方法

针对毫米波调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)雷达调制斜率的非线性带来测距误差问题,提出采用闭环控制与双正交傅里叶变换算法相结合的方法实现高精度测距。该方法首先通过分段降频得到非线性调制FMCW的片段,再用离散双正交傅里叶变换求出各段调制斜率,并按时间顺序排列生成校正曲线,最后用闭环控制进行非线性实时校正。实验结果表明,该方法使信号的调制斜率线性度误差下降到0.27%,测距误差降低了87%。

双频光栅傅里叶变换轮廓术频谱混叠研究

讨论了用双频光栅方法对包含突变成份的物体产生的变形条纹进行傅里叶变换时,可能会出现频谱混叠问题.推出了低频光栅的频谱f1与高频光栅的频谱f2不相互混叠的条件,分析了探测器非线性会引起同一光栅间频谱发生混叠情况.考虑到通常情况下低频光栅频谱f1与高频光栅频谱f2的混叠起主要作用,因此在该情况下用计算机仿真与实验验证了:当f2<2f1时,f1与f2相互混叠,物体面形难以恢复;当f2>2f1时,f1与f2不相互混叠,物体面形恢复得很好.

利用开放光路傅里叶变换红外方法监测地表臭氧含量及分析

基于自研傅里叶变换红外光谱仪设计实现了开放光路臭氧在线监测系统,将计算机合成背景光谱方法与非线性最小二乘方法相结合进行定量分析,利用HITRAN数据库信息和仪器线型合成背景光谱,通过非线性最小二乘法反演出臭氧浓度,提高了测量精度和检测限,讨论了系统检测限测量方法,在16次平均情况下系统检测限达到1.42nmol.mol-1,利用此系统,对合肥市郊的地表臭氧浓度开展了连续监测实验,分析了浓度日变化以及月变化趋势与臭氧产生源之间的关系。结果表明,系统测量准确可靠,为我国臭氧监测提供了一种新的设备和方法。