一种非正交对称条带束流位置监测器设计

介绍了一种条带束流位置监测器(BPM)的设计与仿真方法。在国家同步辐射实验室"太赫兹近场高通量材料物性测试系统"工程项目中,针对波荡器出口处真空室非正交对称性的问题,设计了矩形真空室和跑道形真空室下的两种非正交对称性条带BPM,并与传统的圆形真空室下条带BPM进行对比。基于边界元法,利用MATLAB软件分别对三种真空室下的条带BPM进行建模和仿真。仿真结果表明:相对于传统的圆形真空室下条带BPM,矩形和跑道形真空室下条带BPM灵敏度提高了30%,阻抗匹配误差相对降低了20%,束流位置拟合误差降低了80%。考虑加工精度,矩形真空室下的条带BPM更适用于该工程。     

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港珠澳大桥是世界桥梁史上里程碑式跨海大桥,地处台风多发区,长期服役中的不利载荷将不可避免导致其损伤积累和抗力衰减.因此结合损伤识别、传感测试、信号分析等多学科交叉的桥梁安全监测技术确保其安全运营,是一个重要而紧迫的科学问题.     

多聚螯合物酶联抗体交联磁性纳米乳胶的脂联素免疫透射比浊方法研究

采用多聚螯合物酶联抗体交联磁性纳米乳胶的脂联素免疫透射比浊法检测了血清中脂联素.发现多聚螯合物酶上含有大量HRP酶,可以极大地放大检测信号;在优化条件下,免疫比浊信号强度在脂联素0.005~0.2 ng·m L-1范围内变化时,并随着ADPN浓度的增加呈线性关系(R2=0.998),检出限为2 pg·m L-1.该方法能成功用于血清样本中脂联素的检测.     

大脑血液动力学现象中的能量编码

神经信息的编码与解码是神经科学中的核心研究内容,同时又极具挑战性.传统的编码理论都具有各自的局限性,很难从脑的全局运行方式上给出有效的理论.而由于能量是一个标量具有可叠加性,因此能量编码理论可以从神经元活动的能量特征出发来研究脑功能的全局神经编码问题,取得了一系列的研究成果.本研究以王-张神经元能量计算模型为基础,构建了一个多层次结构的神经网络,通过计算机数值模拟得到了神经网络的能量消耗和血液中葡萄糖供能的变化情况.计算结果显示,和网络的神经活动达到峰值的时间相比,血液中葡萄糖的供能达到峰值的时间延迟了约5.6s.从定量的角度再现了功能性核磁共振(fMRI)中的血液动力学现象:大脑某个脑区的神经元集群被激活以后经过5~7 s的延迟,脑血流的变化才会大幅增加.模拟结果表明先前发表的由王-张神经元模型所揭示的负能量机制在控制大脑的血液动力学现象中起着核心的作用,预测了刺激条件下大脑的能量代谢与血流之间变化的本质是由神经元在发放动作电位过程中正、负能量之间的非平衡、不匹配性质所决定的.本文的研究结果为今后进一步探究血液动力学现象的生理学机制提供了新的研究方向,在神经网络的建模与计算方面给出了一个新的视角和研究方法.      

超高速光纤耦合声光调制器的设计及其应用

为实现小于10 ns光脉冲上升时间的超高速声光调制,该文提出一种光纤耦合声光调制器光脉冲时域响应的理论设计仿真方法。利用该方法对1064 nm和1550 nm工作波长光纤耦合声光调制器进行了仿真,结果预测器件的光脉冲上升时间分别为9.4 ns和9.1 ns;通过器件制作和测试验证,两个波长的器件实测光脉冲上升时间分别为9.74 ns和9.22 ns,实测与理论仿真结果偏差较小。文章最后对器件在超快光纤激光器种子源光脉冲选单、光纤水听阵列时分复用及潜在的宽带移频应用进行了介绍。     

基于高阶残差量化的光谱二值编码新方法

光谱二值和多值编码技术能够实现目标光谱的快速匹配、识别和分类等应用，但这类量化编码方法会损失大量的光谱细节信息，且不能解码出与原始光谱近似的重构光谱，应用有限。为了解决上述问题，提出一种高阶残差量化的光谱编码新方法HOBC(high-order binary coding)。首先，对光谱向量进行去均值的规范化处理，得到值域为(-1, 1)的光谱序列；然后，求解规范化光谱的±1编码、编码系数和残差（即一阶残差）；基于一阶残差，逐阶解算2至K阶残差的±1编码及其系数；最后得到K个编码序列及其系数，即为HOBC的编码结果。选择典型波谱库数据集，对比光谱0/1二值编码BC01(binary coding with 0 and 1)、光谱分析编码SPAM(spectral analysis manager)、二值/四值混合编码SDFC(spectral derivative feature coding)和DNA四值编码等4种方法，进行了光谱量化编码和解码重构实验，分别统计了光谱形状特征和斜率特征编码的信息熵和存储量、光谱形状特征编码与原始光谱之间的光谱矢量距离SVD (spectral vector distance)、谱间Pearson相关系数SCC (spectral correlation coefficient)和光谱角SAM (spectral angle mapping)。结果表明，在编码存储量上，HOBC的1～4阶编码分别与以上4种编码相等；在编码信息熵上，HOBC的1～2阶编码分别与BC01和SPAM相等，而HOBC的3～4阶编码分别高于SDFC和DNA编码；在SCC上，HOBC1阶编码与BC01相等，而2～4阶编码均分别优于SPAM，SDFC和DNA编码；在SAM方面，HOBC 1～4阶编码均分别明显优于4种对比方法；4种对比方法不能明确解码重构，而HOBC可简便重构出与原始光谱近似的解码序列，且SVD逐阶递减。进一步，基于临泽草地试验站公开光谱数据集，进行了10类地物目标的光谱编码和监督分类实验，实验结果表明，在Kappa系数，总体分类精度和平均分类精度等3种性能评价指标上，HOBC均明显优于4种对比方法，尤其是，HOBC 4阶编码优于原始光谱的分类性能；对样本数量较少且类间相似性较高的难分类地物，HOBC亦具有优于其他算法的鲁棒性。说明HOBC编码在大幅压缩数据量的同时，其编码序列能保留较高的信息量，且具有较高的光谱可分性，可用于光谱高精度快速识别和分类；其解码重构序列与原始光谱序列具有较高的相似性，理论上可适用于目标识别和分类等应用。     

基采用时频区域检测的雷达信号盲分选算法

为了解决欠定条件下密集雷达信号分选问题,提高雷达信号盲分选算法精度,提出了一种采用时频区域检测的雷达信号盲分选算法,首先利用短时傅立叶变换将混合信号映射至时频平面进行处理,然后通过聚类算法估计出混合矩阵,从而反解出源信号矩阵,进而估计出每一雷达源信号,能够在信号的时频平面投影相交且欠定的条件下,实现信号分选功能.仿真实验结果表明:提出的算法相比于传统的类MUSIC算法及其衍生的相关改进算法具有更高的分选精度和算法收敛性,且估计得到的源信号时域波形更优,体现了其有效性和优越性.     

基于稀疏表示和特征加权的离格双耳声源定位*

基于头相关传递函数数据库的传统双耳声源定位方法的定位角度往往被限定在头相关传递函数数据库的离散测量点上。当头相关传递函数数据库的测量方位角间隔较大时,这类算法的性能会显著下降,这就是典型的离格问题。该文提出了基于加权宽带稀疏贝叶斯学习的离格双耳声源定位算法。首先该算法建立离格双耳信号的稀疏表示模型,然后利用双耳相干与扩散能量比特征对各个频点进行加权以降低噪声和混响的影响,最后通过加权宽带稀疏贝叶斯学习方法估计离格声源的方位角。实验结果表明,该算法在各种复杂的声学环境下都有着较高的定位精度和鲁棒性,特别是提高了离格条件下的声源定位性能。