FMCW信号的频率非线性校正分析

将FMCW技术应用于SAR系统中可得到质量轻、花费低、耗能低的高分辨率传感器。当发射信号受非线性影响时,这就限制了这种应用。混频后的差频信号不能重建目标距离信息。因为非线性通过不同频率扩散了目标能量,恶化了SNR和距离分辨率,尤其是当系统用于远距离应用时。针对FMCW信号的非线性影响,文中详细讨论了消除非线性影响的方法。该方法直接对去斜数据进行处理,计算简单。

高分辨星载SAR的方位维频率非线性变标成像算法

在高分辨情况下,星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)的合成孔径时间变长,加速度带来的影响则不可忽略,匀速直线模型下的传统算法将失效。利用加速度斜距模型,分析了曲线轨迹模型下聚束式SAR的空变特性,提出了一种适用于大场景高分辨成像的方位维频率非线性变标算法。首先,通过构造一个方位维多相滤波函数,增加方位维变标的自由度,使得构造的扰动函数可以消除空变的距离方位二维频域耦合项;然后,改进了常规的两步去混叠算法,使之更加适用于曲线轨迹模型;最后,利用梯度运算将方位调制项的空变系数进行分解,通过扰动函数消除空变的方位项。仿真结果验证了所提算法的有效性。

全光通信网络非线性突变频率干扰检测算法

【目的】针对全光通信网络非线性突变频率干扰问题进行分析时,主要依托于估计信道协方差直接展开干扰检测,并未展开网络通信信号变换处理,使得检测结果的F1⁃score值较低,为此提出了基于时域有限差分的全光通信网络非线性突变频率干扰检测算法。【方法】结合数据包抓包和镜像两种方式采集全光通信网络流量数据,并进行清理、转换和规约处理。依托于时域有限差分工作原理,在时域和频域空间内描述信号的时宽和带宽,应用导数与傅里叶变换算法对实时采集信号进行处理,利用变换后的信号分析非线性突变频率干扰情况,再针对变换后的信号进行检测分析。在时间⁃频率联合特征分析方法辅助下,提取干扰信号的时域、频域特征,依托于反向传播算法和最小化损失函数,简化非线性突变频率干扰检测过程,采用特征距离函数替换网络损失函数,并将其输入基于孪生网络的干扰识别模型中,得出非线性突变频率干扰检测结果。【结果】在不同噪声条件下,所提算法非线性突变频率干扰检测结果的F1⁃score值保持在0.95以上,检测时间低于40 ms。【结论】应用时域有限差分方法的新型检测方法,能够更准确地反映当前通信网络的干扰情况,保证通信网络正常运行,更好地满足了全光通信网络干扰检测要求。

基于非线性输出频率响应函数的液压管路故障诊断研究

航空液压管路系统受到多源激励的影响,在工程应用中经常发生管路系统振动故障。针对长跨距管路系统振动故障定位困难的问题,采用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)测试技术开展了长跨距管路系统振动信号分布式测量,并提出结合非线性输出频率响应函数(Nonlinear Output Frequency Response Function,NOFRF)分析方法实现液压管路系统卡箍松动和管体碰撞故障的准确定位。采用FBG传感器对长跨距管路系统振动信号进行分布式测量,克服了传统加速度测试过程中的电磁干扰和复杂布线问题;采用NOFRF指标提取卡箍松动和管体碰撞的故障特征,实现了对微弱故障的早期监测和准确定位。试验结果表明,所提方法可有效定位卡箍松动和管体碰撞故障。

一种适于说话人识别的非线性频率尺度变换

传统的非线性频率尺度变换虽然能够反映人类听觉系统(HAS:Human Auditory System)的感知特性,但不能区别对待语音中包含的语义和个性特征,在表达说话人个性特征方面并不充分。通过分析语音信号不同频带短时谱对说话人识别性能的影响,采用最小二乘法多项式曲线拟合技术,提出了一种非线性频率尺度变换。实验表明,与传统的Mel、Bark和ERB频率尺度变换相比,在同样的训练与测试条件下,平均误识率分别降低70.5%,60.8%和70.5%。这一结果说明,本文提出的非线性频率尺度变换有效地增强了短时谱的说话人个性特征,能够提高说话人识别系统的性能。

基于非线性频率响应函数的输电线路故障在线监测方法

提出了基于非线性频率特性分析的输电线路状态监测与故障诊断新方法。通过电力载波信号对输电线路进行在线监测,运用非线性频率响应函数对系统固有特性描述的唯一性,建立输电线路不同运行状态的频率响应模式,根据发生故障后传输线频率响应特性的变化,进行故障征兆模式的特征抽取与识别,从而实现输电线路故障的在线监测与诊断。通过对不同故障类型的仿真实验,验证了所提方法的有效性。

基于增量谐波平衡法的流量调节器非线性频率特性

针对多个状态变量、非线性关系复杂、方程刚性强的流量调节器系统,应用增量谐波平衡法研究了调节器在入口压力扰动下的强迫振荡问题,得到了系统周期解的解析表达式。通过与龙格库塔数值仿真结果相比较,验证了增量谐波平衡法应用于该系统的有效性,且计算量相对较小。进而在频域内探讨了流量调节器系统的非线性频响特性,结果表明,随着扰动振幅的增大,幅频响应在整个频率范围上都有所增大。计算结果可以用于评估线性化方法的误差范围。通过分析周期解的时均值与稳态值的差别,揭示了调节器受上游压力周期扰动时,其出口流量的时均值略低于稳态值的非线性特性。

基于非线性输出频率响应函数的裂纹故障诊断方法研究

将非线性输出频率响应函数(nonlinear output frequency response function,NOFRF)引用到裂纹转子的故障诊断中,提出基于NOFRF的转子裂纹的故障诊断方法。该方法通过辨识不同位置、不同深度的裂纹转子的NOFRF值,对裂纹故障进行诊断,得到一些有价值的结论。实验结果表明,系统各阶NOFRF值对转子裂纹不同位置和深度的变化相当敏感,可有效辨识裂纹故障的严重程度。

索梁耦合振动下拉索几何非线性频率与空间运动

为研究索梁结构非线性振动过程中拉索的空间运动轨迹及其特性,进行了索梁结构模型试验。测试了索梁结构面内、外几何非线性频率,并和有限元结果对比,两者吻合良好;分别研究了索梁结构在自由振动和强迫振动时,拉索空间运动轨迹的变化过程和规律。研究表明:索梁结构面内固有频率的几何非线性效应明显,频率法测斜拉索索力应以面外固有频率为准;索梁结构在自由振动时,拉索空间振动除幅值呈指数衰减外,还具有"气圈"椭圆形状的长/短轴互换和转动方向的顺/逆时针互换两个特征;在稳态的强迫振动时,拉索空间振动"气圈"形状仅随激励频率的变化而改变。

扫频干涉测距光频率非线性阶次跟踪抑制方法

针对激光频率扫描干涉(FSI)测距系统中激光器输出光频率非线性对测量精度的影响,提出了一种基于非平稳信号阶次跟踪的方法。从频域的角度分析了FSI测距系统中影响测量精度的主要因素。通过检测法布里-珀罗标准具的透射信号,实现对光频率的快速间接测量。利用最小二乘的方法对光频率进行线性拟合,实现对光频率变化率的修正。通过多项式拟合的方法确定光频率的时间-频率数学表达式,构造等频率的间隔点对其逆向插值,获得对应的时间序列。对采样的干涉信号在时间序列处正向插值,重构等频率间隔采样的干涉信号,对重构的干涉信号进行频谱分析,最终得到非平稳干涉信号的干涉频率。结果表明,在不限制待测距离的条件下,利用阶次跟踪的方法,可以有效抑制激光器输出光频率非线性的影响,FSI测距系统的测量精度得到显著提高。在1000 mm的测量范围内,测量结果的空间分辨率提高了36倍以上。

中值滤波算法在MPSK信号非线性频率估计中的应用研究

该文基于非线性频率估计算法,通过对叠加了高斯分布白噪声接收信号的非线性变换分析,提出将中值滤波算法应用于载波频率估计之中的思想。同时,运用蒙特卡洛(MonteCarlo)仿真手段对其进行了验证。结果表明:在非线性频率估计中运用中值滤波算法后,其估计的均方误差较之运用均值滤波算法有很大的改善。

飞秒激光非线性频率转换的自适应优化过程

使用闭环控制的自适应控制光学系统对飞秒激光的波前进行调控,可以有效改善激光与物质相互作用中由于相位畸变或光路偏差导致的效率下降。利用可编程纯相位的液晶空间光调制器结合模拟退火算法设计的自适应优化系统,在BBO晶体的飞秒倍频过程中实现了对相位畸变和光路偏差导致倍频效率下降的自动补偿,从而实现飞秒倍频效率的最优化。

基于非线性频率变换的激光技术实验

利用KTP晶体和BBO晶体对激光二极管(LD)泵浦Nd∶YVO4晶体声光调Q产生的1064nm红外光进行二倍频与四倍频,实现了高效的紫外激光输出.采用腔外倍频技术可使学生看到倍频前后的激光变换过程.

新型光学晶体KABO的非线性频率变换特性

简述了新型非线性晶体KABO的光学特性 根据相位匹配角公式、非线性有效系数公式、走离角公式和允许角公式 ,详细计算了KABO晶体倍频时的相位匹配角、非线性有效系数、倍频时谐波走离角、允许角随波长变化的理论曲线 特别是对LD泵浦掺钕的全固态激光器 5 32nm输出时 ,得到了KABO晶体采用I类相位匹配进行四倍频的相位匹配角、非线性有效系数、倍频时谐波走离角、允许角分别为 :5 8.1°、0 2 5 4× 10 - 12 m/V、2 .8°、1 82 33mrad·mm ;并将该晶体与目前可应用于紫外倍频的晶体比较 ,在考虑走离效应的情况下 ,研究了四倍频转换效率随KABO晶体长度。

圆柱壳几何大变形非线性频率求解的渐近摄动法

为解决圆柱壳在工作状态中由几何大变形而引起的弱非线性振动问题,将渐近摄动法引入求解考虑几何非线性的薄壁圆柱壳振动频率。首先,应用Donnell’s简化壳理论获得了考虑几何大变形情况下具有位移三次项的非线性频率方程,把位移及频率以非线性参数的幂级数形式展开,并令同次幂的非线性项系数相等,由此得到非线性频率一次近似值与初始振幅的一系列耦合代数方程,引入Galerkin’s方法对非线性频率方程进行解耦正交并忽略其中的永年项,考虑了对应实数根,各阶频率对应的振幅间不存在相互耦合的内共振现象,最终在引入小参数后用摄动法求出了非线性频率的一次近似解。计算结果表明,几何非线性使薄壁圆柱壳产生硬化,其非线性频率升高,并同时讨论了线性、非线性频率与节径数及初始位移之间的关系。

基于非线性频率分析的主泵故障诊断技术研究

针对非线性系统的故障诊断问题,采用非线性频率特性分析的故障监测方法,对主冷却剂泵转子的开裂纹故障进行定位识别.该方法建立主泵开裂纹故障的数学模型后,使用两个幅值不同正弦信号激励系统,从非线性输出频率响应函数得到主泵振动信号的频率响应,通过计算系统频域的故障特征值,定位出了裂纹故障的位置.使用Matlab和Simulink的仿真工具验证了该方法的有效性,因此该方法可以应用于主泵裂纹故障诊断的研究之中.

基于非线性输出频率响应函数的多裂纹转子故障诊断方法研究

相对单条转子裂纹的故障诊断,多条裂纹的故障诊断更复杂,也更困难。以两条裂纹为例,将非线性输出频率响应函数(NOFRF)引入到具有两条裂纹转子系统的故障诊断中,提出了一种基于NOFRF的多裂纹转子故障诊断新方法,并且对比分析了两条裂纹不同夹角、不同裂纹深度下NOFRF值的变化情况。实验结果表明,NOFRF值对裂纹故障具有很高的敏感性,根据NOFRF值的变化情况,不仅能反映转子系统裂纹是否存在,还能反映两条裂纹之间的夹角、裂纹深度的变化情况。因此,利用NOFRF值,可以有效地监测转子系统中多条裂纹故障。

基于空气耦合非线性共振频率偏移的混凝土损伤评估

针对受损混凝土的整体损伤评估,提出并验证了基于空气耦合的非线性共振频率偏移法。首先通过对混凝土试件进行逐级加载实现了试件损伤的累积,之后利用空气耦合传感器代替传统的接触式传感器进行了试件振动信号采集。研究了距离对空气耦合漏泄波强度的影响;并对两种传感器采集信号的频谱特性进行了对比分析。最后构建非线性共振频率偏移损伤指标迟滞非线性系数对受损混凝土构件的损伤过程,进行了跟踪分析与刻画;并与以纵波波速和固有频率作为线性损伤指标的损伤评估方法进行了对比。实验结果表明,空气耦合方法可快速有效地进行试件振动信号采集;随着试件损伤的累积,非线性损伤指标和线性损伤指标均发生了变化,但迟滞非线性系数的变化更为显著。研究成果为混凝土损伤识别提供了新方法和新思路。

一类非线性系统的广义伴随线性方程分析研究

非线性输出频率响应函数是线性系统理论中频率响应函数在非线性系统中的一种推广,越来越多的学者已将其应用在结构损伤检测及故障诊断中.基于Volterra级数理论与由非线性微分方程描述的单输入单输出非线性系统的广义频率响应函数递归计算公式,利用多重积分性质和多维傅里叶变换,将广义频率响应函数映射到了一维频域中,推导出了一类非线性系统的广义伴随线性方程计算公式.研究表明,这类系统的第n阶非线性输出响应是以系统输入激励和前n-1阶非线性输出响应的组合函数作为广义激励作用到系统各阶广义伴随线性方程中的输出响应,最后通过求解一系列线性微分方程可得到这类非线性系统的任意阶非线性输出响应,其结果弥补了伴随线性方程无法求解这类非线性系统的不足.同时,针对广义伴随线性方程的数值计算问题,论文提出了一种耦合计算法,提高了计算非线性输出响应的精度,为非线性输出频率响应函数的计算提供了一种新思路.最后利用广义伴随线性方程与线性算子理论研究了两种典型非线性系统中非线性现象产生的原因,研究结果为非线性系统的分析与设计提供了一种有效途径.

基于非线性输出频率响应函数的转子碰摩故障诊断方法研究

以碰摩故障为研究对象,将非线性输出频率响应函数(NOFRF)引入到含有碰摩的转子系统故障诊断中。对比分析在转子与定子不同间隙下的转子系统NOFRF值的变化情况,并进行了试验验证。结果表明故障转子系统的NOFRF值对转子与定子不同间隙的变化非常敏感,因此,可以利用转子系统的NOFRF值对碰摩故障的敏感性,不仅可以有效地区分转子系统中的碰摩故障,而且还可以有效地识别转子系统中的碰摩故障的严重程度。