生物液膜振荡器中的内振荡随机共振

随机共振是邦济等人在解释古冰川气候的周期变化时提出来的.这种现象指的是非线性体系、弱信号、噪声三者的协同作用.随机共振常用体系输出信号的信噪比来表示在合适的噪声强度下体系输出信号的信噪比有一个极大值.随机共振体现了噪声的积极作用.随着研究的深入,在各个领     

差分算法不宜用在引力波探测实验中

Weber型天线的检测对象是随机引力辐射脉冲.对于这种信号,信号检测理论指出,获得最大信噪比的理想方法是采用最佳滤波算法.但计算表明,如果改用简单的(ΔX)~2+(ΔY~2)差分算法,在一定条件下,也可以获得接近最佳滤波算法的效果,因而差分算法常被用在引力波探测实验中.不过我们在实验中却发现,采用差分算法后,即使仅与常规的X~2+Y~2算     

时频分析在非平稳信号消噪中的应用

文章用时频分析方法中的傅里叶变换和小波变换方法对非平稳信号进行噪声消除,并根据仿真,就这两种方法对信号消噪处理结果,比较傅里叶变换和小波变换这两种方法的优缺点。     

修正Fourier变换法处理高噪声电分析化学信号

在进行低浓度样品分析时 ,信噪比 (S/N)常常小于 0 5,Fourier变换、Kalman滤波和移动平均等处理结果均不理想 .虽然小波变换滤波方法较新颖 ,但在处理高噪声信号时 ,峰电位有偏移 ,而且小波分解系数的计算也非易事 .通过对经典的Fourier变换滤波法进行改进 ,加入端点修正 ,二次滤波等 ,以VISUALBASIC4 0语言编程 ,一次处理完成 ,对S/N为 0 2的电化学信号处理可获得满意结果 ,峰位置变化小于 3% .     

短时心率变异性信号的基本尺度熵分析

心率变异性信号的复杂性能够反映出心脏的生理功能和健康状态, 从短时的心率变异性信号中探测到复杂性特征具有重要的现实意义. 提出一种基本尺度熵方法来探讨时间序列的复杂性. 该方法对于低维的混沌序列logistic映射, 其基本尺度熵的计算结果与Lyapunov指数的计算结果非常相似, 并且叠加上随机Gauss噪声依然显示方法的有效性. 通过用低维的3个非线性确定性混沌系统检验, 表明该方法有效. 我们把它应用到短时心率变异性信号, 该方法能够很有效的区分出不同的生理、病理信号, 由于方法简单、运算快速、有一定的抗干扰能力使其能够为实际的应用提供方便.     

样条小波多重过滤的滤波分析

在电分析化学研究过程中,当被测物浓度很低,采样数据序列常常含有非常严重的白噪声,严重影响检出限和输出波形,同时也给伏安波的进一步分析带来困难。在众多的提高信噪比方法中,以Fourier为基础的数字处理方法得到广泛的研究和应用,它主要把时间域的测量变换成频率域的测量,但是,Fourier方法有几个无法克服的弱点。近几年来,小波分析在工程界和理论界获得了广泛的研究和应用。它的主要特点为:可以把信号按频率直接分解,容易求出信号频域分布状态的时域表示,这种表示方法同时具有时频局部化的特点;另外,在某一段频域范围(小波波谱)的信号,在不了解原始信号的情况下,可选择适合于该曲线特性的小波基,这样能更准确地处理所描述的信号。     

检测强噪声背景下周期信号的混沌系统

用混沌系统实现了对强噪声背景下周期信号的检测. 仿真实验表明, 由修正的Duffing-Holmes方程所构成的混沌系统对被噪声覆盖的微弱周期信号非常敏感, 对噪声具有一定的“免疫力”, 其信噪比工作下限可达到约-91 dB.     

激光尾波场加速器中反向注入激光脉冲参数对电子注入的影响

通过数值模拟和理论分析, 研究了由两反向传播的激光脉冲在稀薄等离子体中的相互作用造成的向激光尾波场中注入电子的物理过程, 并讨论了两激光脉冲参数对注入电子数目的影响. 通常注入脉冲的强度可以远小于产生尾波场的主脉冲强度. 当注入脉冲为中等强度时, 注入电子数首先随注入脉冲宽度的增加而增加, 直到注入脉冲宽度达到某个临界值后, 注入电子数饱和. 当减小注入脉冲强度时, 为了产生电子注入, 相应的主脉冲强度应该提高. 此时注入脉冲仅能轻微地影响主脉冲的尾波场, 注入电子数随注入脉冲宽度的增加而持续增加, 直到尾波场能够承受的捕获电子数目极限.     

测量超紫外线阿秒脉冲时间结构的光电子能谱非线性比例变换方程方法

为了研究化学反应、原子分子发光等超快速过程中电子态的时间演化过程,需要能量越来越高、脉冲时间宽度越来越短、单色性越来越好的光脉冲作为激发和探测手段.但是,如何快速、精确地测量这些光脉冲具体细致的时间结构,一直是科学界的一个挑战.在过去的十多年时间里,人们在测量超紫外线阿秒脉冲方面作出了巨大的努力,取得了显著的成果.迄今为止,已经发展出了几种测量阿秒脉冲时间宽度和重建脉冲形状的方法,如阿秒光谱相位干涉直接电场重建法(SPIDER)和阿秒频率分辨光学快门法(FROG).然而,这些方法都是从传统的光学测量方法演变而来的,不仅需要当代最先进的实验装置,而且需要十分复杂的分析计算方法和实验数据拟合过程.为了推动阿秒计量学的发展,进一步开展阿秒测量、脉冲时域定位(定时)、实验数据评估、探测器刻度,以及对阿秒脉冲光源进行改进、优化和应用,我们提出一种直接、快速、精确的基于光电子能谱变换方程的解析方法,利用激光辅助超紫外线气体电离技术,精确地观测超紫外线阿秒脉冲.新方法利用参数化的计算公式确定每个测量得到的光电子的相关激光相位,利用解析性的光电子能谱解谱技术,一步重建脉冲的形状和具体的时间结构.新方法不需要大量的光电子能谱的时间分辨测量,也不需要冗长的迭代计算和实验数据拟合过程,能从每个测量得到的光电子能谱重建出超紫外线脉冲的时域特性.用参数化公式从脉冲的能量带宽值计算得到脉冲重建结果的时间不确定性(即时间误差).由于变换方程建立了超紫外线脉冲时间特性、重要的激光参数(峰值强度、电场包络形状、相位、载波-包络相位等)、原子或分子的电离能,以及光电子能谱之间的直接联系,可以用它从各个已知参数值计算出未知的参量.通过观测、分析某些参数和特定谱项的变化规律,可以研究超快速反应动力学过程中随时间变化的相关信息.     

电子线路噪声的割集谱分析法

电子线路的噪声分析是了解器件和电路噪声性能、研制低噪声器件、合理设计低噪声电路的基础,目前能够计算电路噪声的程序,如著名的SPICE程序,专门计算噪声的NOISE程序以及文献[3]给出的程序等,它们都是借用小信号分析部分,即采用正弦符号相量法,噪声是振幅、相位都是随机的时间函数,即是随机过程,因此,电路总噪声计算(如输出噪声、等效输入噪声)必须首先对每个噪声源的贡献单独进行计算,然后,把所有噪声贡献求平方和再开     

产生和测量阿秒及飞秒软X-射线脉冲方法

报告了产生和测量阿秒及飞秒软X-射线脉冲的方法, 研究了高次谐波产生与激光相位之间的关系, 得到了时域内两个不同的辐射能量分布曲线. 这些结果有助于理解高次谐波产生的动力学过程. 可用脉冲光子能量的带宽值和两个参数化公式, 计算能量分布曲线的时间宽度. 为了更好地研究和模拟脉冲的传输及与介质的相互作用, 往往需要指定脉冲的光子能量和带宽等参数. 这两个公式在实验上可用于分析所选择脉冲的能量带宽值和时间宽度之间的关系. 所提出的变换方程和相关的光电子激光相位确定法, 能用来直接从光电子能谱得到阿秒及飞秒软X-射线脉冲的时间结构, 而不需要预先假设脉冲的频率分布和强度分布形状, 也不需要与实验测量数据进行拟合计算. 这些方程和方法是超快速测量的基础, 能用于评估超短X-射线脉冲光源的技术参数, 推动新一代光源技术和应用研究的进一步发展. 它们具有很宽的时间测量范围和极高的时间分辨率, 将使超快速测量以及飞秒和阿秒定时技术达到计量学的精度, 并使之发展成为标准化的测量方法, 进一步促成物理、化学及生物学新的研究高潮. 同时, 对阿秒和飞秒X-射线脉冲的应用及测量方面的理论和技术难题作了简要的讨论.     

用带状取样头提高取样示波器带宽

用频闪法观测重复出现的瞬变现象早为人们注意,基于同一原理制成了观察毫微秒脉冲的取样示波器,它比之一般的快速示波器有一系列优点。近年来在电子学和其他科学技术领域内毫微秒及更短脉冲的应用愈来愈广泛,这也促使取样示波器得到了相当大的进展。取样示波器的重要指标之一是它的频带宽度,它决定了能观察的脉冲的升起速度。同时,与甚宽频带相适应,必须在示波器的其他线路方面也达到高的指标,才能使整个设备清晰稳定地显示信号。我们应用带状传输线原理研制出频带宽度约2,300兆赫的取样头,并有可能进一步提高;还在示波器     

基于差频过程级联非线性的孤子脉冲压缩

研究了飞秒脉冲差频过程中基于级联非线性的孤子压缩效应. 在相位失配量较大且抽运光与信号光之间群速度匹配的条件下, 给出了耦合波方程的简化形式, 揭示了该类孤子压缩的物理机制. 细致的数值模拟计算表明, 在等效互相位调制和材料色散的共同作用下, 可以同时对抽运光和信号光脉冲进行较高倍数的压缩.     

SWT声雷达探测系统回波信号的变换与检测

声雷达在大气边界层探测中被广泛应用,但由于声波与大气相互作用的复杂性以及强噪声对微弱回波信号的干扰,使得研究声雷达探测方法并改进设计成为当前国际大气声遥感领域中的重要课题。 在我国研制的SWT测风测温声雷达探测系统中,采用PLTF方法提取强噪声背景中随机弱信号的Doppler频偏信号f_d,并采用V-F-BCD变换方法和模块化设计来提高频率分辨力与测风精度。     

周期脉冲控制R?ssler系统

最近出于利用混沌的目的,控制混沌吸引了广泛的注意.在已提出的各种方法中,一种很简单的方法是用周期扰动控制混沌.对该方法已有的研究大多是针对周期强迫的非自治方程系统,而对自治系统及无方程的情况研究的很少.我们从一维映象出发提出了一种新的利用周期脉冲控制混沌的方法.该方法是对系统变量施加脉冲扰动使一维映象临界点(导数为零)的正向轨道与逆向轨道在合适的点上相连,构成一条新的稳定周期轨道,从而达到控制混沌的目标.在这种机制下可以针对某些具有特定动力学特征的期望轨道预先计算出扰动的参数,同时这种计算不要求知道系统的运动方程.这是其他周期信号控制混沌方法做不到的.     

单光子探测用于光子统计测量的研究

实验研究了通过记录每一个光子事件直接测量微弱脉冲激光(平均光子数n≈0.1,脉冲持续时间10ns)的Mandel参数.在基于Hanbury-Brown-Twiss探测结构,取样时间内每个单光子计数器最多探测到一个光子的情况下,测量发现低于阈值电流工作的二极管激光呈Super-Poisson统计分布.另外验证了工作于远高于阈值电流的二极管激光(强度噪声主要为散粒噪声)的Poisson分布相干态的Mandel参数QC约为-n/2.在测量误差内,实验结果与理论分析一致.     

正常及病变组织相位编码三次谐波超声透射成像

提出利用相位编码技术提高生物组织三次谐波超声透射成像中的信噪比, 输出三个相位分别为0°, 120°和 240°的脉冲信号, 并将各自接收信号进行线性叠加. 理论及实验表明: 三次谐波声压提高了9.5 dB, 而基波和二次谐波信号被有效地抑制; 三次谐波的轴向和径向指向性比二次谐波好. 利用相位编码技术对两种正常和病变生物组织进行三次谐波透射法成像, 并与传统单脉冲技术的基波以及二次谐波成像比较, 进一步证明了该技术能增强图像的清晰度和对比度, 提高区分正常和病变组织的能力.     

图像配准和时间平均在DNA单分子AFM探测中的应用

增强单分子成像的信噪比(SNR)对单分子精细结构的识别和分辨率的提高具有重要意义. 目前单纯依靠硬件技术的改善无法突破固有限制, 众多研究表明, 图像处理技术是进一步提高单分子成像SNR的重要方法. 原子力显微镜(AFM)的单分子成像具有独特优势, 至今还未有利用图像处理方法改进低信噪比单分子图像的报道. 本文以单个DNA分子为典型样品, 针对操纵及弹性研究等方面的独特研究基础, 以时间平均法替代电子显微镜等技术中针对可重复形态制样的单分子的分类平均法, 对单个DNA分子的AFM时间序列图像采用图像配准和时间平均方法, 有效改善了图像的信噪比, 能够恢复背景中与噪声量级相当的信号. 结合其他技术, 本方法可实现图像精细结构的进一步解析和识别应用, 有望在AFM单分子操纵中起到重要作用. 本文描述的基于图像配准和信噪比评估的方法具有普适性, 可应用于AFM成像质量及状态的定量评估表征中.     

短时心率变异符号序列的熵分析方法

使用复杂性和非线性方法研究心率变异(heart rate variability, HRV)信号时序和结构中的规律, 对揭示心血管调节的潜在规律和生理本质具有重要的研究价值, 而研究适用于短时HRV信号的方法更具有重要的临床应用价值. 根据HRV信号方向信息的特点, 提出了符号序列的熵分析(sign series entropy analysis, SSEA)方法, 并将其应用于实际HRV信号的分析. 结果显示, SSEA方法能从短时HRV信号中敏感地检测出生理和病理状态的变化, 并且受信号噪声和非平稳性的影响较小, 为临床HRV信号或其他复杂生理信号分析提供了一个有效的方法.     

基于sEMG振子模型的骨骼肌等长收缩力与固有特性的能量核表征方法

提出了一种肌肉等长收缩力估计与肌肉固有特性表征的新方法,称为能量核方法.此方法的初衷在于将表贴EMG(肌电图)信号转变为平面内的相图,并将相图上状态点的分布核心称作能量核,而噪声信号的分布核心称为噪声核.基于相图的统计特征,将一段EMG信号近似为简谐振子,简称EMG振子.本文建立了控制信号(EMG)与输出信号(力/功率)之间的关系,并提出用EMG的特征能量来表征肌肉力.另一方面,通过对能量核与噪声核的计算,能够得到噪声与EMG信号的自然频率并实现直观的信噪识别与分离.实验结果表明,特征能量对等长收缩力的表征度令人满意,并且由于结合了RMS与MPF两种方法的优点,此方法具有很高的鲁棒性;而特定肌肉的EMG自然频率不取决于MU放电频率,故其反映了肌肉的固有特性.此模型体现的物理意义为EMG信号的理解与分析提供了新的启发.