二次采样随机共振频谱研究与应用初探

研究了双稳系统随机共振频谱的洛伦兹分布特征，得出在谱分布能量较集中的低频区才能产生可辨识的随机共振谱峰. 探讨了大参数信号双稳系统的二次采样随机共振的频谱特性. 以强噪声中弱信号的检测为实例，阐述了二次采样随机共振技术的具体应用. 关键词： 随机共振 二次采样随机共振 双稳系统 频谱     

基于硬件的等光频间隔采样及频谱分析方法

提出一种基于硬件的等光频间隔采样消除调频连续波(FMCW)激光测距系统调频非线性的改进措施。改进后的等光频间隔采样通过硬件数据采集即可一步实现,无需再进行后续繁杂的软件处理过程,极大地节省了内存空间和数据处理时间,并且较之基于软件的等光频间隔重采样方法采样位置更准确。研究了调频非线性对调频连续波激光测距系统测距精度的影响以及等光频间隔采样消除调频非线性的原理。在此基础上,针对等光频间隔采样方法在时域上为非均匀采样,传统频谱分析方法不再适用的问题,对其进行新的频谱分析,并推导出了重采样之后频谱峰值频率计算公式以及测距系统的距离求取公式,通过仿真验证了新的频谱分析公式的正确性。实验结果表明,基于硬件的等光频间隔采样方法比基于软件的等光频间隔重采样方法更简单并且具有更好的非线性消除效果、更高的测距分辨力和稳定性。     

微小缺陷的非线性超声检测及其成像技术

采用通用超声检测设备并结合高通滤波技术获取了非线性超声的高次谐波信号,并将其用于薄板点焊焊核的微小缺陷检测及焊核的超声C扫描成像中。较之传统超声检测方法,采用非线性高次谐波检测薄板点焊焊核缺陷具有更高的时域分辨率及缺陷敏感度,能够更加准确的确定内部缺陷的位置及尺寸。此外,本研究还采用非线性高次谐波对薄板焊核进行超声成像分析,获得了清晰准确的焊核结构图像。非线性超声检测技术具有更高的检测效力,能够显著拓展检测系统的检测能力。      

点源参考光数字全息的频谱和记录能力分析

基于最高空间频率分析法,对点源参考光数字全息的空间频谱进行了分析,得出了使空间频谱分离的条件。结合全息成像系统的分辨率,推导出了同时满足采样和再现像分离的记录条件以及CCD对被记录物体的数据记录能力。结果表明,对给定的物体和CCD来说,采用点源参考光比采用平面参考光更容易满足采样和分离的条件,并可以记录到更多的物体信息,从而可使再现像获得更高的分辨率。     

超声探头的响应特性及暂态回波模型

建立检测系统的数学模型,可以更好地理解超声检测的物理本质。分析了超声波从产生、介质中传播、缺陷耦合以及接收的全过程,将缺陷回波表示为探头响应函数与缺陷响应的时域卷积。利用空间脉冲响应和基尔霍夫近似建立了超声波与平面型缺陷的耦合模型,用大平面试块底面回波和大平面响应进行反卷积求得了探头的响应函数,并详细分析了探头在不同偏置位置时不同大小缺陷响应的特点,发现缺陷回波由直达回波和边缘回波组成,直达回波和边缘回波极性相反,且直达回波的幅值远远大于边缘回波。      

用微机描记超声脉冲多普勒血流频谱三维图

超声脉冲多普勒技术是无损伤诊断心血管疾病的有效手段,但实时频谱显示由于不能用于频移谱的动态定量分析而使其作用受到限制.本文介绍以Z80单板机和日本SR-6602自动绘图仪组成的超声脉冲多普勒血流频谱三维描迹系统的原理、结构、与MK500血流分析仪的连接及临床初步试用结果.本机能准确采集1.2秒时间超声脉冲多普勒血流信息,可把此信息以三维频谱图描记或转录于磁带存储用作进一步分析处理.临床试用表明,这种技术可为临床提供更丰富的血流动力学资料,是心血管疾病定量分析研究的有用方法.仪器性能稳定,操作方便,具有临床推广价值.     

离心泵压力脉动的数值模拟及敏感性分析

针对离心泵内部非定常压力脉动特性,采用滑移网格技术和大涡模拟方法对离心泵内部非定常流动进行了数值模拟,获得了壳体内表面各测点的压力脉动频谱特性曲线。分析了蜗舌附近边界层网格尺度、采样时间和采样频率对蜗壳内壁面各测点压力脉动频谱特性的影响关系。结果表明:蜗舌附近测点压力脉动最大,叶频是压力脉动的主导频率;边界层网格尺度对蜗舌附近测点的压力脉动振幅影响较大,对远离蜗舌区域各测点的压力脉动振幅影响较小;采样时间和采样频率对于离心泵内压力脉动的频域特性有一定的影响作用。     

通道调制型偏振成像系统的偏振参量重建

通道调制型偏振成像系统中,焦平面上获取的信息需要通过目标偏振参量的重建才能有效提取,因而重建是目标识别、材料分析、生物医疗等技术进一步应用的前提.为了实现在非理想情况下通道调制型偏振成像系统的偏振参量精确重建,需要解决成像系统中电荷耦合器件(CCD)采样频率与频谱位置偏移对重建的影响.本文首先详细分析了频谱不发生混叠的条件:CCD采样频率应至少为4倍基频;在偏振干涉频谱位置偏移时,使用最大频谱法确定各个偏振态的载波频率,通过频移、滤波和傅里叶变换获得目标的偏振重建二维图像;最后通过计算机模拟仿真与实验分析结合的方法验证该重建方案的可行性与有效性.模拟与实验结果表明:改进后的偏振重建法得到的偏振图像与原始输入图像的均方差在0.001以下,峰值信噪比有明显的提高,且结构相似度可达到0.9以上,表明该方法获得的二维偏振态重建图像精度高,与理论偏振解调法相比具有很大的优越性.该工作希望为后续偏振探测与分析进一步的研究提供参考.     

光谱分析采样数据重建原始信号

用光谱分析方法分析信号的采样与恢复。用三个改进的升余弦脉冲构造对称的限带频谱F(ω),经理论推导获得时域信号f(t)。采用梳状函数δ_T(t)对f(t)采样,调节T值,获得Shannon采样。应用快速傅里叶变换,计算采样的频谱F_d(ω),比较计算频谱F_d(ω)与限带频谱F(ω)的差别,讨论由采样频谱F_d(ω)重建f(t)的方法。结果发现：计算频谱F_d(ω)与限带频谱F(ω)非常相似,由采样数据可以在时域直接重建原始信号,而由频谱数据经快速逆傅里叶变换,同样能准确重建原始信号。因此,信号存储,既可以存储其采样信号,也可以存储采样信号的数字频谱。     

高效的基于傅里叶单像素成像的亚像素级边缘检测技术

针对无法实现先验的边缘检测场景,并解决边缘提取效率过低的问题,提出一种更高效的基于傅里叶单像素成像的亚像素级边缘检测方法。该方法结合快速傅里叶单像素成像,减少图像算法的相移步数,在原有四步相移的基础上分别实现了三步相移与两步相移边缘检测。该算法上的改进能够在同等采样数下扩大参与边缘提取的频谱宽度,从而提升边缘提取效率。数值仿真结果表明,与四步相移亚像素级边缘检测相比,无噪声条件下两步相移在655~13 100次左右的采样数区间内峰值信噪比增长幅度高出2.27 dB,噪声条件下低于0.054噪声浮动比率时两步相移方法可以获得比四步相移更高的边缘提取质量。该方法可以一定程度上提升边缘提取效率,同时促进单像素成像领域与图像处理方向的技术交叉和应用化发展。