声表面波卷积器用于信号处理的实验研究

利用所研制的声表面波卷积器对六种不同信号格式的信号(其中一些是在实际系统,如数字通信、雷达等中常采用的),进行了处理,所得结果是比较理想的。这表明声表面波卷积器在高速信号处理中的实用价值。     

在YZ—LiNbO_3金属化表面上弧形叉指换能器激励的声表面波聚焦

一、引 言 近年来,声表面波卷积器因其高速信号处理能力而引人注意。其中利用材料非线性效应作成的弹性卷积器,因其结构简单、造价低廉而尤其受人重视。然而,由于弹性非线性系数比较小,因而通常要用大孔径叉指换能器来激励宽的声束,而后设法压缩束宽,使得互作用区内有高的声强。从弹性卷积器的要求来看,考虑压缩效果的指标主要是:在尽量小的距离内达     

锗酸铋(BGO)长时延声表面波卷积器

BGO长时延声表面波卷积器是在国际上首创,它是用慢声速压电晶体锗酸铋(Bi_(12)Geo_(20))作基片,构成具有特别长的相互作用时间的卷积器。在解决了相关的理论、设计、大面积平面光刻工艺及外电路匹配等问     

隙式实时声表面波卷积器的研制

利用声表面波非线性效应,特别是声表面波与半导体表面中自由载流子的非线性相互作用来实现一类新型的信号处理器—卷积器/相关器,由于小型和功能强,近几年来引起人们的很大重视,对它们作了大量的研究。     

近场反卷积聚焦波束形成声图测量

为了提高声图测量中对多个声源的分辨能力和定位精度,给出了一种近场二维反卷积聚焦波束形成声图测量方法。推导了水下声图测量的广义卷积模型,根据声图测量中点传播函数移变但可预测的特点,通过预存点传播函数字典的方式,将波束形成过程中的卷积问题转化成叠加积分问题,并应用二维Richardson-Lucy迭代算法实现了二维移变模型情况下的近场二维反卷积求解,从而实现高分辨声图测量。通过仿真和海试对比了反卷积、常规声图测量和MVDR声图测量的性能,结果表明反卷积算法在500次迭代情况下聚焦峰尺度小于另外两种算法的1/2,旁瓣级下降超过6 dB.      

隙式耦合SAW卷积器的制备

本文详细地描述了隙式耦合声表面波卷积器的制造过程与方法.我们发展了一种较简单的形成均匀空气隙的技术,即在压电体基底上起积均匀的SiO_2薄膜,作为空气隙的支持物,获得±0.9dB的均匀度.器件的性能良好,卷积效率较高,F_(Te)=-50dBm,动态范围大于70dB,信杂比优于35dB.     

BGO超长时延声表面波卷积器

本文报告我们首创的BGO超长时延声表面波(SAW)卷积器,相互作用时间已达53μs,是迄今国内外这类器件中最长的,还有可能进一步加长超过60μs。     

实时隙式声表面波卷积器的理论分析

本文对实时隙式声表面波(SAW)卷积器提出一种新的理论分析,其特点是较严格地考虑了半导体表面态在非线性过程中的作用,通过一种新的等效电路,导出了新的非线性耦合系数和卷积输出(或卷积优值)的解析表达式,这些表达式表现出明显的偏压相依性。文中还对表面态效应的频率响应作了分析。本理论可应用于半导体表面处于积累层、平带、耗尽层或反型层的分析.这里提出的理论能较完满地解释最近实验得到的声电非线性相互作用的一些新现象.     

高性能SAW MSC弹性卷积器的研制

本文介绍的声表面波(SAW)弹性卷积器,是利用条带耦合(MSC)束宽压缩器来实现束压缩,提高了卷积效率.文中叙述了设计考虑,给出了实验结果,并作了简单讨论.器件的中心频率f_0=60MHzZ;3dB带宽 B_(3dB)=10MHz;相互作用时间长度分别为13μs和8μs两种.主要性能指标为:卷积效率F_(Te)=-70dBm;输入输出动态范围均大于70dB;最大输出电功率大于-8dBm;信号/杂波电平大于34dB     

贝叶斯优化卷积神经网络公共场所异常声识别*

针对公共场所异常声的感知和识别问题,提出一种基于贝叶斯优化卷积神经网络的识别方法。提取声信号的Gammatone倒谱系数、倍频程功率谱、短时能量和谱质心,组合成声信号的特征图。构建卷积神经网络作为分类器,利用递增的卷积核设置和池化操作处理不同尺度的特征。基于贝叶斯优化算法优化卷积神经网络的模型参数,对包括火苗噼啪声、婴儿啼哭声、烟花燃放声、玻璃破碎声和警报声的5种公共场所异常声进行识别。该方法的识别结果与基于不同的特征提取和分类器方案得到的识别结果进行比较,结果表明该方法的识别效果优于其他特征提取和分类器方案的识别效果。最后分析了该方法在不同信噪比噪声干扰下的识别结果,验证了该方法的有效性。     

基于维纳滤波反卷积的光声成像

为了提高光声成像(PAT)的对比度和分辨率,需对组织样品的光声(PA)信号进行基于探头脉冲响应的滤波反卷积以恢复其频谱特性.对宽带光声信号而言,由于带通滤波的截止频率由人为确定,噪声不能得到有效抑制,很难获得稳定的反卷积结果.针对此问题,提出了基于维纳滤波反卷积的光声成像方法,利用点光声源获得超声探头的脉冲响应.利用维纳滤波抑制反卷积过程中噪声的影响,滤波器参数由离散小波变换(DWT)动态估计,样品光声图像由时域后向投影算法重建.数值模拟与成像实验均表明该方法有效地抑制了噪声对反卷积的影响,提高了光声成像的对比度和分辨率.     

一种基于FPGA的系数对称3×3卷积器的设计

针对实时图像的预处理,介绍了使用 Cyclone 系列 FPGA 器件并采用流水线技术来设计 3×3 的卷积器,详细地论述了卷积器各个功能模块的实现方法。     

SAW卷积器在扩频通讯中的应用

本文介绍了SAW卷积器在扩频通讯中实现快捕的原理及一些实现方法,并对目前SAW弹性卷积器的性能、水平及国内外应用情况作了概述。     

球形集声器在生物组织中形成的组织损伤

球形集声器可在亚波长焦域内形成高强度声压,在高强度聚焦超声治疗中具有潜在应用前景.本文结合非线性声传播理论及生物传热学理论,研究球形集声器在生物组织中形成的组织损伤.实验中采用430 kHz,内径为240 mm的球形集声器对肝组织作用,结果表明:集声器表面声压为53 kPa时作用2 s,可以形成小于波长尺度的组织损伤.理论计算结果与实验结果符合得较好,并且理论模型可优化球形集声器的开口孔径.研究结果表明,球形集声器可应用于肿瘤的精细超声治疗.     

利用维纳滤波改善声透镜光声成像系统的分辨率

为了克服衍射效应对光声成像系统分辨率的限制,需要采用逆卷积方法进行图像反演.从理论上分析了声透镜成像原理,模拟仿真了声透镜的点扩展函数对声透镜成像系统分辨率的影响和维纳滤波解卷积方法复原光声成像的过程,并利用自搭建的声透镜光声成像系统进行了深入的实验研究,得到了物平面上相距4 mm和3 mm的两个黑胶带点的直接成像光声...     

面向纳米电路的改进型卷积核可制造性模型建模研究

囿于材料和工艺稳定性等原因, 纳米级集成电路制造依然基于193 nm激发光的工艺, 光刻波长远大于版图尺寸, 使得制造中光的干涉和衍射现象极大降低了分辨率, 影响了芯片质量, 因此版图在制造前需要使用可制造性模型进行查错. 传统模型对制造过程进行物理建模, 通过对模型中的矩阵进行分解得到卷积核, 所使用的物理模型不仅复杂, 而且应用难度高, 加之还有物理模型缺失的情况, 因此难以描述具有上千参数的生产线. 本文使用卷积的形式作为可制造性模型的框架, 通过优化算法提取版图到硅片轮廓这一过程的信息并以卷积核的形式体现出来, 卷积核中的每一个元素均为根据已知的生产线输入输出数据优化得出, 是描述制造过程的一个维度. 该模型克服了传统模型需要工艺参数等机密信息的缺陷, 同时具有更强的描述制造过程的能力; 模型甚至可以包含版图校正信息, 描述从版图到硅片轮廓这一全流程. 该模型在65 nm工艺下的实验结果表明该模型具有8 nm的精度.     

锅炉和加热炉的声除灰

本文用实验方法,观察和研究了声除灰现象,初步归纳出除灰效果和声压级以及除灰时间的关系。初步找到除灰的声压级阈值。文中使用了旋笛式声了除灰器,声功率1950W,气声效率18%;哨式声除灰器,声功率680W,气声效率6.8%。本文列举辽阳石化厂加热炉,装上声除灰器后,热效率提高4.8%;广州石化厂新锅炉,装声除灰器,排烟温度比设计值低2-4℃。     

神经网络的声场景自动分类方法*

声场景探察和自动分类能帮助人类制定应对特定环境的正确策略,具有重要的研究价值。随着卷积神经网络的发展,出现了许多基于卷积神经网络的声场景分类方法。其中时频卷积神经网络(TS-CNN)采用了时频注意力模块,是目前声场景分类效果最好的网络之一。为了在保持网络复杂度不变的前提下进一步提高网络的声场景分类性能,该文提出了一种基于协同学习的时频卷积神经网络模型(TSCNN-CL)。具体地说,该文首先建立了基于同构结构的辅助分支参与网络的训练。其次,提出了一种基于KL散度的协同损失函数,实现了分支与主干的知识协同,最后,在测试过程中,为了不增加推理计算量,该文提出的模型只使用主干网络预测结果。在ESC-10、ESC-50和UrbanSound8k数据集的综合实验表明,该模型分类效果要优于TS-CNN模型以及当前大部分的主流方法。     

声表面波Chirp滤波器及卷积器组成的信号谱分析系统

本文报告了两种声表面波(SAW)器件组成的频谱分析系统及其实验结果.使用SAW Chirp滤波器与SAW卷积器组成两种类似的实验系统,进行了连续波信号、调制脉冲信号、以及上述两种信号同时输入的谱分析,还进行了信号加窄带干扰的谱分析.两种系统获得一致的结果.实验表明,这些系统具有8MHz带宽,可分析10μs时宽的信号,其等效滤波器数目等于80.文内给出一些实验照片. 由SAW器件组成的谱分析系统是一种模拟信号处理系统.它具有结构简单、实时、时带积大、体积小、重量轻及功耗低等优点,是七十年代发展起来的,颇受人们的重视.我们在国内首次实现了由SAW Chirp滤波器或/和卷积器组成的两类系统.     

哈密顿的维度相关性与声子态密度的卷积律

根据一、二、三维体系晶格振动哈密顿量之间相互关系,给出了不同维度声子态密度之间的卷积规律,分析了态密度的卷积条件及卷积所得态密度所对应的物理图象,阐述了态密度卷积方法在求解晶格振动态密度时的可行性及局限性.最后,给出并讨论了本方法获得的几种不同体系的晶格振动态密度结果.