基于武汉超导数据的非潮汐信息信号提取方法研究

随着超导重力仪观测精度的提高,重力潮汐信号中非潮汐信号的提取更为方便.对武汉国际重力潮汐基准台GWR-C032型超导重力仪记录的1998年1～6月的重力潮汐数据,采用傅里叶变换、别尔采夫滤波和日均值3种方法提取重力非潮汐信号,提取的非潮汐信号幅值变化分别为-38～+37,-46～+43,-50～+48 nm/s~2,幅值变化范围均小于10μGal,并在此基础上对3种方法所提取的结果在频率域内进行功率谱分析,其分析结果与时间域分析结果一致.     

gPhone重力仪绝对标定方法研究

针对中国大陆重力站主要装备的gPhone相对重力仪(约62套)由于缺乏标定,限制其高精度重力数据的科学应用的问题,收集了中国大陆12站同址FG5绝对重力观测与同时段gPhone观测的资料,提出了基于DDW-NHi全球潮汐模型约束的FG5绝对比测标定gPhone重力仪的方法,并与gPhone重力仪出厂格值法、理论固体潮标定法进行比较,讨论未来绝对重力标定的策略．研究结果表明:利用同址绝对观测时长26～64 h资料标定gPhone重力仪,格值系数的相对误差为±0.001 3～±0.003 8;标定后各站重力残余振幅≤1×10^-8m/s²,达到gPhone重力仪标称精度,优于出厂格值和理论固体潮标定结果;标定后经固体潮、气压负荷潮改正的重力残差振幅与中国大陆海潮负荷规律相符．     

有局域场的三能级∧系统的瞬态解析结果

考虑Lorentz局域场效应的影响，我们在Liouville运动方程的基础上用微扰理论分析了一个三能级系统的非线性响应．在非线性光学响应中，两波矢分别为k1，k2的连续相干脉冲将会在新的方向产生新的光波．计算之后，我们给出四波混频信号关于Lorentz局域场因子l的表达式，发现负时间延迟时在2k2-k1方向仍有四波混频信号，四波混频信号的频率也有所改变．     

振幅调制-非线性调频信号测量声场的脉冲响应

提出采用振幅调制-非线性调频（AM-NLFM）信号测量声场的脉冲响应，AM—NLFM信号基于相位驻留原理的调制方法．该信号在测量声场脉冲响应时，具有良好的抗系统非线性失真和时变影响的能力，可以降低非周期傅里叶变换时的频谱泄漏，且可以根据任意频谱调制而能保持很低的波峰因数．实测表明该信号可以有效提高脉冲响应测量的速度与精度．该信号也可用于电声系统传递函数的测量中．     

难加工材料高速切削力非线性特征规律的最大熵谱分析与小波分析

在切削速度范围157～1 000 m/min内，综合应用析因试验与速度单因素试验，对航空用难加工材料2Cr13马氏体不锈钢进行了高速干式铣削试验。在分析其切削力显著性影响因素的基础上，对切削力随机信号进行了现代谱分析与小波分析。研究结果表明，高速切削马氏体不锈钢材料时，切削速度和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响；铣削深度和每齿进给量之间的交互作用在切削力响应信号中表现为低频周期信号；低频周期信号与高频信号叠加后，其波形的振幅将会增大。     

武汉超导重力仪测定的近周日共振

采用武汉超导重力仪在新台站1997-12-20～2000-04-30期间重力潮汐观测资料和最新海潮模型研究了地球的近周日共振. 结果表明,地球近周日自由摆动的本征频率为-(1+1/435.2)Ω(Ω为地球自转恒星频率),品质因子为4730,共振强度为(-6.34×10-4, -0.09×10-4)°/h. 为了便于比较, 采用该仪器在旧台站1985-11-25～1994-12-31的观测资料作了同样的工作, 结果表明,相对较大的背景噪音将严重地扭曲拟合的近周日共振特征. 近周日共振导致P1,S1,K1,Ψ1和Φ1波的扰动分别为-0.0682, -0.0025,-0.6989,0.0277和0.0072 μGal. 考虑近周日共振效应可以有效改善局部的潮汐理论模型和海潮负荷重力效应改正模型.     

一种基于时频域归一化二次谱的信号特征检测方法

针对传统的基于傅里叶变换的信号特征检测方法在频率域内没有考虑时间分辨率，而基于小波变换的方法对缓变信号特征检测困难等问题，提出了一种基于时频域归一化二次谱的信号特征检测新方法．该方法首先在频率域内对原始信号的振幅谱进行傅里叶变换，再将其归一化，获得归一化二次谱，这种二次谱的自变量具有时间量纲，它既能反映信号的频率特征，也能反映信号的时间特征．然后，基于二次谱进行特征检测，同时可采用补零或加窗等方法对数字信号进行处理，以防止频谱泄露，从而克服了单纯频谱分析的不足．针对大型杆件与石油管线传导信号的特征检测结果表明，所提方法能对被测物的完整性做出准确、有效的诊断．     

28GHz射频解调器设计与实现

针对Ka频段的宽带信号解调给出了基于射频直接解调的高速解调器设计方案。通过六端口直接变频,以及FPGA的并行载波恢复、时钟同步、信道均衡实现Ka频段高速信号解调。测试结果表明,该方案在28 GHz实现了2 400 Mb/s高速信号解调,解调损失小于2 dB。     

有局域场的三能级Λ系统的瞬态解析结果

考虑Lorentz局域场效应的影响,我们在Liouville运动方程的基础上用微扰理论分析了一个三能级系统的非线性响应.在非线性光学响应中,两波矢分别为k1,k2的连续相干脉冲将会在新的方向产生新的光波.计算之后,我们给出四波混频信号关于Lorentz局域场因子l的表达式,发现负时间延迟时在2k2-k1方向仍有四波混频信号,四波混频信号的频率也有所改变.     

单轴反馈控制条件下的静电悬浮研究

根据静电场的分布特征,设计了多种不同形状的悬浮电极,建立了单轴反馈控制静电悬浮系统．对静电悬浮过程中的位置探测、场强分布、样品带电和悬浮电压等四个关键问题进行了系统分析,采用不同的悬浮电极实现了金属、无机非金属和有机物等不同材料的稳定悬浮．在电容器感应带电方式下,样品所带电量为正10^-9C量级,悬浮样品尺寸在2．6～4．5mm范围内,质量为毫克量级．由于控制系统响应迅速,悬浮样品从脱离下电极到竖直方向稳定悬浮只需0．1s,且样品在竖直方向上具有很好的悬浮稳定性,振幅小于0．3mm．球面电极产生的约束力保证了样品在水平方向的稳定性,振幅小于0．5mm．     

Ornstein-Uhlenbeck噪声驱动的过阻尼广义Langevin方程的共振

本文研究了受外部周期信号激励的线性过阻尼广义Langevin方程的随机共振现象.本文将系统内噪声建模为指数型关联Ornstein-Uhlenbeck噪声,系统外噪声建模为双态噪声,并利用随机平均法和积分变换算法推导出系统响应的一阶稳态矩和稳态响应振幅的解析表达式.对解析结果的分析表明,该线性过阻尼广义Langevin方程具有丰富的共振行为,即系统的稳态响应振幅随噪声的特征参数、周期激励信号的频率及部分系统参数的变化而出现广义随机共振.     

基于最小二乘法的相位式激光测距仪

针对传统便携式激光相位测距仪测量精度较低和实时性不够的缺点,设计了一款高精度快速相位式激光测距仪.首先由ARM芯片对回波信号采样并使用最小二乘法求解信号相位;然后根据粗测尺求得待测目标的模糊距离,计算不同频率信号的周期差,构建超定方程组;最后应用最小二乘法求解出待测距离.对2台测距样机和1台K60测距仪在精度为0.18mm的国家标准基线上进行测距比较试验,结果表明:测距仪的平均测量误差不大于0.95mm,标准不确定度不大于0.50mm,平均测距时间不大于1.55s,测距精度和测距速度比K60测距仪都有了较大提升,满足市场上测距仪误差小于2mm和测距时间小于3s的应用要求.     

铣削功率信号低通滤波特性的仿真与试验分析

通过仿真和试验分析了铣削功率信号波形,解释了切削点至功率信号测量点之间中间环节对负载变化的滤波作用．仿真和试验揭示,当铣削负载发生突变时,在电动机输入功率信号的波形中会产生阶跃响应波动;由功率负载突变引起的阶跃响应波动,其周期对一定的主电动机功率测量系统（包括主传动系统和功率变送器）为常数τ（本试验系统的τ≈０．０８ｓ）;当齿切削周期（等于铣削频率的倒数）小于阶跃响应波动周期的１／２时,铣削功率信号时域波形中的主峰值会发生粘连现象,表现为对负载波动频率的低通滤波效应（低通滤波截止频率为２／τ）,从而造成功率信号中的负载波动特征减弱甚至消失．     

加速度计移植误差来源及对重力场建模影响分析

星载加速度计是低低卫星跟踪卫星技术探测地球重力场的核心载荷,由于加速度计载荷设计复杂且精细度要求高,GRACE和GRACE Follow-On等低低卫星跟踪卫星均存在仅有单加速度计工作的情况,为保障重力卫星任务顺利实施,须要在单加速度计观测条件下完成数据移植工作,现阶段尚无关于加速度计移植算法误差来源的研究.这里详细分析了移植算法的噪声来源,并评估了移植误差对重力场建模精度的影响.结果表明：移植误差主要来源于双星重复飞行的位置差异、姿态差异、时间延迟和卫星自身参数误差;当移植误差小于1×10^-9 m/s²时,地球重力场的反演精度与双加速度计同时工作时的反演精度差异较小,对应需求为双星重复飞行的位置差异小于1 000 m、姿态差异小于1°.     

动态Casimir效应中的量子同步效应

基于对一维半无限超导波导中的动态Casimir效应的研究,并利用系统主方程进一步推导出考虑耗散后系统的协方差矩阵,在此基础上根据M ari等人提出的量子同步判据,讨论了动态Casimir光子的量子同步效应.并分析了系统中的各个参数对系统量子同步效应的影响.结果表明,降低温度、减小失谐与归一化振幅均可缩减系统到达同步的时间,提高系统同步水平.     

基于最大李雅普诺夫指数的滚动轴承故障诊断研究

针对滚动轴承故障后期的非线性行为以及判断故障的劣化趋势标准问题,提出了最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数判别方法。利用包络解调法对轴承原始信号进行了0~1 000,2 000~3 000及3 000~4 500 Hz分频段降噪处理,研究了不同时段轴承故障劣化程度与Lyapunov指数的关系以及信号噪声对Lyapunov指数的影响。结果表明,在0~1 000Hz频段内,轴承早期故障的Lyapunov指数为0.612,运行5个月后,Lyapunov指数增大到0.810 5,2 000~3 000 Hz及3 000~4 500 Hz频段内,Lyapunov指数也呈缓慢增大趋势,说明Lyapunov指数能够反映轴承故障劣化程度,因此可以把Lyapunov指数作为判断轴承故障严重程度的特征参量,这为轴承故障的劣化判断提供了一条有效途径。     

周期调制噪声驱动的具质量涨落的欠阻尼谐振子的随机共振

本文研究了周期调制噪声驱动的具有质量涨落的欠阻尼谐振子的随机共振,其中的振子质量的涨落为对称双态噪声而内噪声为高斯噪声.通过Shapiro-Loginov公式和Laplace变换,本文得到了系统稳态响应的一阶矩的解析表达式,接着利用Routh-Hurwitz判据推导了系统响应的一阶矩的稳定性条件,进而通过数值仿真研究了系统响应的一阶矩与系统各参数间的依赖关系.仿真结果表明稳态响应振幅与周期输入信号频率、涨落噪声参数及系统固有参数均呈非单调变化关系,模型出现真实共振、广义随机共振和参数诱导共振等丰富的随机共振现象.进而,本文的研究还表明质量涨落噪声和周期信号调制噪声的相互协作将导致系统的一些新的共振效应出现,比如关于系统稳态响应振幅与驱动频率的双峰共振及关于某些噪声参数的单谷共振行为.     

一款适用于CNSS及GNSS的双频圆极化天线

介绍了一款适用于北斗导航卫星系统（CNSS）以及格罗纳斯导航卫星系统（GNSS）的天线．该天线为双频圆极化层叠贴片天线,可覆盖1258．52～1278．52MHz（133频段）以及1575～1609MHz（B1—2／L1频段）．仿真结果显示,在B3频段和B1—2／L1频段,该天线为右旋圆极化（RHCP）,法线方向轴比均小于1．5,增益可分别达4．6dB和4．7dB,驻波比分别小于1．4和1．1．     

多参数耦合作用下海洋立管动力响应实验

为探究多参数耦合作用下的海洋立管动力响应,设计并开展了海洋立管动力响应模型实验。模型实验的主要研究参数分为立管设计参数与流场参数。立管参数：弹性模量,边界条件、顶张力,流场参数：流速和波浪参数（波高及周期）。综合考虑五种参数进行实验室的海洋立管模型实验,模型材料选取了铝（Al）和有机玻璃（PMMA）,分别定性的对应金属立管及纤维复合材料增强海洋立管;边界条件采用两端铰接（S-S）和铰接-固接（S-F）;顶张力选取 10N和30N;外流速采用 0.3m/s和0.7m/s;波浪考虑波浪的大小分别选择周期为1.0s波高为5cm的小波浪和周期为2.0s波高为15cm的大波浪。实验研究了立管模型在 32种不同工况参数搭配下的动力响应情况,通过对实验数据分析,得出了多参数耦合作用下各参数对海洋立管的影响效果。结果表明：立管振幅与弹性模量、约束数量以及顶张力的大小成反比,与流速及波浪大小正相关,特别是在垂直来流方向,直接影响立管是否发生明显的涡激振动。     

小波分析与神经网络在结构损伤监测中的应用

采用小波分析对获得的结构动力响应进行小波分解,根据各种响应信号对损伤的灵敏度选择损伤特征,从而识别结构出现损伤的时刻,以实现对其监控;分别对结构第一层位移响应信号和加速度响应信号做小波包分解得到各频段能量的特征向量,并分别作为特征参数输入到BP神经网络中实现损伤识别;比较了位移响应信号和加速度响应信号对损伤识别的灵敏性．模拟算例表明,小波分析和BP神经网络联合运用能准确地诊断结构损伤时刻、损伤位置和程度,具有一定的可行性．