小波建模法在混凝土材料介电常数时域测量中的应用研究

材料电磁参数的测量方法主要分为时域和频域两种。在时域测量时，需要通过FFT才能求得介电常数的频谱特性，而实际测得的波形往往存在多次反射，给求取一个纯净的反射波进行频谱分析带来不便。针对这一问题，提出了采用小波建模法对脉冲时域反射波形进行处理，给出了FFT法和小波建模法分别对模拟和实测波形处理结果的比较。结果显示小波建模法可以较好地区分时域反射波形中的反射信号，并能够从时域波形有效地提取介电常数随频率的变化规律。     

四进制混沌接收机的FPGA实现

为了解决传统通信方式本身不具有隐匿信息能力的问题,本文采用FPGA设计了一个基于Duffing振子阵列的四进制混沌接收机,主要用于接收混沌Duffing振子产生的四进制混沌信号。进行信号调制时主要利用了混沌Duffing振子的时域信号具有隐蔽性和类噪声的特性构建了较为安全的通信信息;解调时,利用了Duffing振子阵列对信号的幅度敏感性,屏蔽了其相位敏感性,使其可以解调具有任意相位的混沌信号。实验结果证明该混沌接收机能正确接收具有任意相位的混沌信号,保密性能好。     

混沌系统奇异性分岔过程分析

通过对杜芬（Duffing）方程的分岔与奇异性的研究,利用弱正弦信号扰动下杜芬振子经过足够多的分岔会产生近似白噪声的频谱特性,对杜芬振子的分岔方程和解态频谱进行分析,证明白噪声信号与混沌信号属于同一类信号,本文首次验证了确定系统混沌信号的频谱与噪声随机信号的相似性。     

磁浮轴承转子系统的稳定性研究

针对非线性磁浮轴承转子系统的具体特点，用数值积分和庞加莱映射方法对刚性磁浮轴承转子系统进行稳定性研究，得到了系统在某些参数域中的时域波形、频谱图、相图、轴心轨迹以及庞加莱映射图，并给出了系统产生混沌运动诱发失稳的参数域。为更好控制磁浮轴承转子系统运行状态提供理论参考。     

基于混沌信号时域波形包络特征的触电电流检测方法

针对剩余电流保护装置存在的拒动、误动以及触电电流信号难以提取的问题,提出一种基于混沌信号时域波形包络特征的触电电流混沌检测方法.利用混沌系统对初始条件敏感和对噪声免疫的特性,根据混沌理论,采用矢量分析方法,提出待测信号相位的检测方法;依据混沌系统不同状态时输出x时域波形包络线的差异性,提出将x时域波形极值点序列标准差作为衡量波形包络线波动特征的指标,自动判别混沌系统的临界状态;在此基础上,采用矢量分析方法,提出一种触电电流幅值检测方法.研究结果表明,提出的混沌判据可准确判断系统周期状态和混沌状态,能够从总剩余电流中检测出触电电流信号,平均检测误差仅为4.64％.     

地震信号的能量维数及其在油气勘探中的应用

研究地震信息CDP记录的混沌与分形特征，通过数值计算，从CDP记录中提取其能量维数Df，将其应用实际勘探剖面进行油气颁的预测，结果与实际勘探情况符合得较好．     

井旁道地震全波形反演技术及应用

地质建模中测井数据的质量与量化程度直接影响到叠前/叠后储层预测精度,为提高地质模型的准确性,有必要利用井旁道集地震数据进行全波形叠前反演,采用地震约束改进测井曲线的准确度。全波形反演(FWI)已越来越成为实用工具来估计地下的参数,通过迭代更新地下弹性模型,并计算相应的合成数据,以减少正演模拟的合成记录和实际地震数据的差异。以H10井为例,利用全波形反演研究表明,地震数据的约束有助于改善井数据的准确性,有效的提高了叠前/叠后储层预测精度。因此,全波型反演是一项值得探索的新技术。     

交直流特高压线路无线电干扰和可听噪声产生机理及本征特性研究2013年度报告

交、直流特高压输电线路导线电晕放电会产生较强的无线电干扰和可听噪声问题,这已成为交直流输电线路设计和运行中的决定因素之一。基于电磁场理论、气体放电理论、电声学理论,该研究电晕放电产生无线电干扰和可听噪声的机理,进而建立交、直流特高压输电线路电晕放电与无线电干扰和可听噪声的关联特性,最终获得交、直流特高压线路无线电干扰和可听噪声的特性及计算方法。目前已经取得了部分研究成果,初步完成了2013年度预期目标,主要成果包括:(1)基于单点放电、尖板放电、脉冲放电、导线放电等实验模型,初步获得了电晕电流的时域和频域统计特性,开展了电晕电流的传播模型研究,提出了电晕放电初始电流波形的确定方法和无线电干扰的时域建模方法;(2)基于电晕放电可听噪声的近距离测试方法及时域测试技术,获得了单点电晕放电产生的可听噪声的时域波形,分析了声场的传播特性,初步获得了单点放电可听噪声时域波形与电晕放电初始电流时间波形的关联特征;(3)基于电晕放电模型,提出了电晕放电空间电荷运动的数值模拟方法,建立了电晕电流微观分析模型;(4)基于直流特高压电晕笼的大量试验,获得了正、负极性直流导线的可听噪声频谱规律,提出了采用8 k Hz分量法预测可听噪声A声级的方法;(5)研究了特高压直流长试验线路与短试验线段无线电干扰和可听噪声的转换关系,提出了利用短试验线段测量数据估计输电线路无线电干扰和可听噪声的方法;(6)对交流特高压试验示范工程输电线路的无线电干扰进行了长期监测,获得了冬季和夏季无线电干扰的统计特性,通过统计分析,初步获得了特高压交流线路无线电干扰、可听噪声的经验公式。2013年度的研究成果,对后续可听噪声产生机理的研究及可听噪声的预测方法的研究奠定了较好的实验基础,为后续无线电干扰特性及产生机理研究奠定了理论和实验基础。     

光纤通信系统中的色散补偿研究

光纤色散特性是光纤通信系统的决定性因素.利用光学傅立叶变换(OFT)和变换受限(TL)脉冲可以实现色散的补偿,该色散补偿方案以傅立叶变换受限脉冲信号传输时的无畸变频谱为基础,在输出端利用光学傅立叶变换把这个无畸变的频谱转化成时域中的波形,这个波形和初始脉冲信号的波形在时域上是无失真变化的.然后用这个方案对三阶色散的补偿进行了分析研究,数值模拟结果和理论结果相符.     

基于混沌的旋转机械故障诊断

研究了Duffing方程解的特性，应用分形维数来识别混沌运动及其分岔参数，说明混沌振子的非平衡相交对微弱信号的敏感性和噪声的免疫力，通过混沌振子由混沌运动到大周期运动的相交识别可对旋转机械早期不对中故障信号进行检测和诊断，为工程实际中旋转机械的早期故障诊断提供有效的依据。     

基于局域波和混沌的转子系统早期故障诊断

针对转子系统早期微弱故障诊断问题,提出了一种基于局域波分析和混沌相结合的故障诊断新方法.分析了Duffing混沌振子的混沌运动,说明混沌振子的非平衡相变对微弱信号的敏感性和对白噪声的免疫力.可以通过混沌振子由混沌运动到大周期运动的相变识别微弱信号的特征频率成分.由于实际检测信号为多分量信号,若直接输入Duffing振子达不到检测识别目的.为了消除其他成分的干扰,利用局域波分解,任何复杂的信号都可以分解为有限的并且具有不同的基本模式分量,每个分量是单一成分信号,实现了信噪分离.将局域波分量输入所设计的混沌振子,通过混沌振子系统行为由混沌状态变为大周期运动状态,表明检测信号中含有特征成分,实现了利用混沌振子对低信噪比微弱信号的检测识别.对转子系统早期不对中故障信号进行检测结果证明了方法的有效性.     

A new method for detecting line spectrum of ship-radiated noise using Duffing oscillator

A detection scheme for line spectrum of ship-radiated noise is proposed using Duffing oscillator. The chaotic trajectory of Duffing oscillator is analyzed and the state equation of the system is improved to detect weak periodic signals in different frequencies. According to the simulation results, the phase transforms of Duffing oscillator are sensitive to periodic signals and immune to the random noise and the periodic interference signals which have larger angular frequency difference from the referential signal. By employing Lyapunov exponents in the field of detection as the criteria for chaos, the phase transforms of dynamic behaviors in quantity are successfully determined. Meanwhile, the threshold value in critical state has been evaluated more accurately. Based on the phase transforms of Duffing oscillator, a new method for detecting line spectrum of ship-radiated noise is given. Three types of ship-radiated noise signals are analyzed and the values of line spectrum are acquired successfully by this method. The experimental results show that this method has high sensitivity and high resolution.     

高分辨率去噪处理模块的去噪能力分析

针对岩土工程地震勘察资料存在的信噪比低的问题 ,对地震资料处理方法进行详细探讨 ,研制了时间域预测滤波、时间域倾角扫描迭加去噪、K -L变换去噪和频域约束下最小熵反褶积去噪高分辨率特殊处理模块 ,对理论地震模型和实际地震记录进行去噪处理 ,通过处理前后地震记录的品质分析和信噪比估计 ,详细分析各模块的去噪处理效果 ,并总结出岩土工程地震资料进行去噪处理的最佳模块和最佳流程 .     

齿轮早期故障的间歇混沌诊断方法

研究了小信号摄动的Ｈｏｌｍｅｓ型Ｄｕｆｆｉｎｇ振子的混沌及间歇混沌运动，发现策动力与摄动信号间的微小频差是振子产生间歇混沌的原因，得出了振相变对小信号敏感以及频差较大的周期干扰信号和噪声具有免疫力的结论，通过识别振子的间歇混沌运动可对齿轮单齿缺陷故障进行诊断。     

基于 FPGA 的微弱信号检测与实现技术

研究了杜芬混沌振子(Duffing chaos oscillator)微弱信号检测算法及其现场可编程门阵列(field programmable gate arrays,FPGA)实现技术.根据杜芬系统在混沌和大周期2种状态下相图的明显区别,运用基于相图分割的信号检测方法,在FPGA上实现了杜芬混沌算法与系统状态判别方法的结合.根据并行运算与流水线原理,对杜芬方程的结构进行调整.采用递推数列的方法计算正弦值,以便节约存储空间.使用VHDL硬件语言设计了杜芬阵子系统中核心的四阶龙格库塔(fourth order Runge Kutta algorithm,RK4)模块和状态检测模块,在vivado集成开发环境下仿真验证了设计的正确性.通过改变策动力的频率,系统可以检测各种频率的微弱正弦信号.经判断,该系统可实现对与系统信号同频率信号的检测.     

保持信噪比的相位分解反褶积方法研究

反褶积是目前提高地震数据分辨率的主要方法,传统的反褶积大都建立在地震子波最小相位的假设之上,这 与实际情况下地震子波更接近混合相位的事实不符。由于地层的吸收作用,实际地震信号中的高频成分较弱,很容易 受到高频噪声的污染。地震记录经过常规反褶积处理之后,在提高分辨率的同时,降低了地震记录的信噪比,信噪比 与分辨率的矛盾在实际地震勘探中十分突出。为此,提出一种基于相位分解并能保持信噪比的混合相位子波反褶积 方法,实现混合相位子波反褶积,在提高地震记录分辨率的同时,能自动控制高频噪声对地震资料信噪比的影响,使得 分辨率和信噪比达到相对和谐,提高地震记录表征地下构造的能力。     

一类Mathieu方程的混沌分析及控制

利用数值仿真的方法,对一类Mathieu方程的混沌运动及其控制进行了研究.利用分岔图、Lyapunov指数谱和相图等揭示了该系统经由倍周期分岔通向混沌的路径.采用二次分段函数作为非线性反馈控制器,通过控制后方程的分岔图选择适当的控制参数,对这一类Mathieu方程中的混沌行为进行有效的控制.     

基于Lyapunov指数Duffing混沌检测系统状态的判定

为解决Duffing混沌检测系统状态判定的准确性,克服直观相图判定法存在的不足,提出了采用Lyapunov指数定量地判定Duffing混沌检测系统状态的方法.在分析判定方法及Duffing系统中Lyapunov指数算法的基础上,进行了系统仿真和数据分析,结果验证了利用Lyapunov指数判定Duffing系统状态的可行性,从而能有效地应用于微弱信号检测,保证信号检测的可靠性.     

炸药震源和可控震源资料相位差异校正方法

在山前带或城区等复杂地表的地震勘探中，为提高地震资料采集的质量，经常选用炸药震源和可控震源联合激发的工作方式。但两种震源采集的地震资料在相位方面存在明显差异。常规的地表一致性反褶积，基本上没有考虑子波的相位特性，其主要目标是校正子波的振幅谱，由此降低了地震资料处理的质量。提出了基于多道自相关函数统计平均的两步法统计子波反褶积方法，并用估算的最小相位子波得出的反褶积算子对地震数据进行了反褶积处理。研究表明，该方法估算出来的最小相位子波受反射系数影响小，在复杂地表地震资料处理中，可达到压缩地震子波、消除子波相位差异的目的，使资料真正实现同相叠加，有效提高了地震资料的信噪比和分辨率，并在一定程度上实现了相对振幅保持。