涡流脉冲多普勒信号的计算机仿真研究

提出一种涡流脉冲多普勒信号的计算机仿真方法,产生了各种给定条件下的仿真涡流多普勒信号。对这些仿真信号进行短时傅里叶分析,求出相应的最大频率、平均频率和频谱宽度等曲线。通过研究这些曲线得到的频谱参数和仿真时给定的采样容积位置、采样容积大小、涡流中心间距、无涡流血流速度、涡流最大旋转速度之间的联系,找出利用脉冲多普勒技术检测涡流的敏感参数。     

气体栓子超声多普勒信号的仿真研究

通过分析研究气体栓子的超声多普勒信号的特征及其成因,建立气体栓子的超声多普勒仿真模型,为后续的气体栓子与固体栓子的分类提供理论基础。先利用超声辐射力和液体黏滞阻力的模型计算气体栓子所受的超声辐射力和黏滞阻力,然后计算气体栓子在血管内的径向加速度和轴向加速度,并从加速度得到气体栓子在血管内的运动轨迹,最后建立气体栓子的计算机仿真模型。实验中仿真合成气体栓子和固体栓子的超声多普勒信号,对信号的分析结果表明,相比于固体栓子,仿真的气体栓子信号受到作用力而产生的加速度将导致气栓信号在多普勒声谱图上频域的展宽,当气体栓子由低速区域加速到高速区域再由高速区减速至低速区将会在声谱图上体现为\     

含管壁搏动的超声多普勒血流信号仿真

基于血流和血管壁的物理模型,提出了对包含血管壁搏动的超声多普勒血流信号进行计算机仿真的方法。实验中生成了不同采样容积下的超声多普勒仿真信号,通过计算仿真信号的平均频率曲线,并与给定值进行比较,证明了方法的有效性。该方法的提出,为进一步研究分离血流信号和管壁搏动信号的方法提供了方便有效的信号源。     

颈动脉血流多普勒信号的特征提取

利用小波变换在表征信号瞬态特性上的优点,对颈动脉血流多普勒信号的最大频率曲线进行多尺度小波分析,并从不同尺度模极大值的变化曲线上提取出特征参数.临床初步试用结果表明,该参数比传统声谱图参数以及零极点模型参数对脑血管疾病的诊断具有更好的效果。     

激光制导信号告警的仿真

激光制导信号告警能对激光制导信号进行方位和波长等识别，然后引导被保护目标采取相应的对抗措施。通过建立激光制导信号、激光告警以及大气传输的数学模型，对激光制导信号告警进行计算机仿真，能够自动生成告警距离曲线和定向表等。仿真软件还能根据设定的场景进行动画演示。     

波浪回声信号仿真

本文基于波浪观测谱的反变换,即采用线性迭加（傅利叶重构）法及解卷积滤法实现波浪仿真,在此基础上,进一步确定波浪脉中回声到达时间波浪声散射强度（平均回声级）及起伏规律,并由８０９８单片机硬件实现。     

激光多普勒振动信号的时频分析

激光多普勒雷达实际测得的振动信号绝大多数都是时变信号,而基于傅立叶变换的时频分析方法是处理时变信号的有利工具。本文针对激光多普勒雷达测得的实际振动信号,比较了魏格纳-维利分布、平滑伪魏格纳-维利分布、频谱图、波恩-约旦分布和扩展修正B分布5种形式的时频分析性能。利用激光多普勒雷达测量实际单音响产生的啁啾信号振动、双音响产生的二分量啁啾信号振动、以及成年男性心跳振动3种振动,分析了时频图的分辨率和交叉项抑制情况,并通过计算时频聚集度指数,比较了5种分布情况下振动的分析性能。实验证明,扩展修正B分布的性能优于其他4种时频分布,扩展修正B分布更适合应用于激光多普勒雷达材料共振频率探测和心跳检测领域。     

基于多普勒非对称空间外差光谱技术的多普勒测速仿真

阐述了多普勒非对称空间外差光谱仪用于被动式多普勒测速的基本原理,通过综合考虑干涉条纹对比度和仪器测速灵敏度等关键因素,建立了效率函数,分别针对高斯线型和洛伦兹线型发射谱线,从理论上推导了最优单臂偏置量的选择依据,并以高斯线型目标谱线为例进行了仿真验证.同时,提出了一种基于部分干涉条纹反演多普勒速度的数据处理方法,简化了多谱线目标源的数据处理过程.结合自适应频率跟踪算法对单谱线目标源和多谱线目标源进行了仿真比较,仿真结果表明,在不考虑噪声的情况下,该方法针对多谱线目标源的多普勒测速最大绝对误差在0.004 m/s以内,与针对单谱线目标源的处理精度相当,可以满足实际应用的精度要求.     

多普勒效应教学仿真系统的开发

Visual Basic 2010 Express Edition(VB2010)软件开发环境下利用OpenAI和OpenGL API函数库设计并实现多普勒应用教学仿真系统,经过优化的该系统仅需两个扬声器就能实现3D位置音效及多普勒效应.应用表明,多普勒效应教学仿真系统具有交互性好、实用性强和效果逼真等特点.     

数字全息的计算机仿真

根据光的标量衍射理论,分析了在数字全息模拟过程中把物光、参考光和再现光离散化的方法,以离散菲涅耳衍射积分为基础,采用Matlab软件实现全息图的数字记录和数字重构的模拟,给出了模拟结果.     

光学实验的计算机仿真

基于计算机仿真技术,以光学干涉实验和滤波实验为研究对象,应用Matlab软件数值模拟了杨氏双缝干涉实验和多光束干涉实验干涉图形和光强分布图,数值模拟了光学滤波实验字母滤波后的频谱图和字母成像图,结果表明,计算机仿真结果能够清晰的表达出实验和理论的效果。研究结果为光学实验的课堂教学提供了参考。     

半导体温度计的计算机仿真

根据半导体热敏电阻与温度的关系,利用计算机进行仿真半导体温度计的实验,得到了半导体温度计温度—电流曲线。     

激光多普勒测量中信号的误差分析

激光多普勒测量技术在流体以及固体表面测量中得到了广泛的运用。由于影响测量的误差源较多 ,因而在实际的测量过程中 ,激光多普勒测量的精度并不是非常的高。影响测量精度的误差主要是激光多普勒频率增宽 ,高斯光束的干涉以及安装误差。通过控制不同的系统参数 ,可以消除或减小相应的误差     

双向血流超声多普勒信号的小波降噪

利用小波框架结合软阈值的方法对表征双向血流的超声多普勒信号进行降噪。为了避免软阈值非线性处理对双向血流多普勒信号方向表征的影响,先对超声多普勒信号进行方向分离,然后对分离后的信号分别进行小波降噪,最后合成降噪后的双向血流超声多普勒信号。对计算机仿真的股动脉超声多普勒血流信号的降噪实验结果分析表明:本方法在不影响双向血流信息的前提下,提高了多普勒信号的信噪比、最大频率曲线和平均频率曲线的估计精度。仿真实验的结果证明了本方法可以用于双向血流超声多普勒信号的降噪。     

管壁和血流多普勒信号的分离研究

根据超声多普勒血流信号和血管壁搏动信号的统计特性,提出了一种基于主元分析的非线性滤波方法。并用于计算机仿真的超声多普勒信号和实际采集的人体颈总动脉多普勒信号的处理,同时与传统的高通滤波器方法进行了比较。实验中得到了与实际更接近的平均流速估计,相对误差仅为5.62%,与滤波法的相对误差12.83%相比,准确性得到了一定的提高。结果表明:基于主元分析的非线性滤波方法能在较大的管壁血流功率比范围内滤除管壁搏动信号,同时保留低频血流信号成分,因而可用于超声多普勒系统中管壁和血流信号成分的分离,分离后的这些低频的血流成分信号能使以后的参数提取和信号分析工作具有更高的精度和可靠性。     

激光多普勒差动检波装置的信号研究

研究了差动多普勒技术和锁相放大器的频率跟踪技术, 设计了一种精度高、动态范围大的激光多普勒差动检波系统.此系统结构紧凑, 安装调节方便, 可以充分利用激光光能.而且, 它把两束高斯光束的束腰聚焦在被测物体上, 获得了最小光斑和平面波的叠加, 提高了分辨力、信噪比和信号强度.采用频率自动跟踪技术来解决信号丢失问题, 抑制了各种噪声和干扰.模拟实验证明, 振幅测量精度为1％, 频率为0.6％; 分辨力为50 nm, 技术指标是令人满意的.     

宽带多普勒声纳信号频谱特性分析

宽带多普勒声纳采用重复相位编码技术和脉冲-脉冲相关技术,解决了窄带技术存在的距离分辨力和速度分辨力的矛盾。本文主要研究了重复相位编码信号的频谱特性,并与矩形正弦填充脉冲的频谱进行比较,同时研究了回波信号的频谱特性,推导出频域上的测速公式,并根据回波的频谱特性分析了宽带多普勒声纳产生测速模糊的原因,并提出一种解决测速模糊的方法。     

宽带多普勒测速技术中的发射信号

声波信号作为系统测速的载体,直接影响测速性能,是多普勒测速技术的关键。研究了不同发射信号的频谱特性及基于复协方差法的多普勒频移测量误差。一般假设二相编码信号频谱关于载频对称,但实际上其频谱为不关于载频对称的双边谱,不对称程度由不对称系数量化。不对称系数越小,测频偏差、标准差均越小,即测频性能更佳。仿真实验表明,在不考虑波束开角的点回波模型下,差分重复伪随机Blackman码元幅度调制编码信号与常用的非差分重复伪随机二相编码信号相比:不对称系数低3个数量级;信号频带同带宽内信噪比在0～-10 d B范围内测频标准差约下降2%～20%;信噪比高于10 dB时相对测频偏差约小5‰～6‰。     

空间多普勒激光雷达地面散射信号分析

为了扩展空间多普勒激光雷达地面散射信号的应用范围,采用多个机载多普勒激光雷达飞行实验数据,对地面散射信号的强度、海拔高度、速度等特征进行了数据分析,并利用地面散射信号与上层大气信号强度的比值,可以等效体现地面反射率特征,即地面散射信号解算的海拔高度与数字海拔高度模型数据相吻合,两者平均值偏差小于20 m,标准偏差小于100 m;使用地面散射信号实现飞机速度校正,与使用飞机平台数据解算的结果具有较好的一致性,采用直接探测手段时,标准偏差小于1.5 m/s,采用相干探测手段时,标准偏差小于0.5 m/s,验证了利用地面散射实现空间平台速度校正的可行性。另外,针对云散射信号的存在和影响,提出了一种利用海拔高度数据比对的方法,实现云散射和地面散射的识别。     

血管内超声图像的仿真

血管内超声(IVUS)图像的仿真有助于检验诸如图像分割等图像处理算法的性能。提出一种IVUS图像仿真的方法。该方法在极坐标图像生成模型中引入环晕、导丝伪影,并分别对粥样硬化斑块的纤维、脂质、钙化三个区域进行模拟,实现静态图像的仿真;运用血管随心脏搏动的变化规律,实现序列图像的仿真。通过对15例真实IVUS图像、每例各50次的实验表明,相对于传统的极坐标图像生成模型,该方法仿真的图像与真实图像的相关系数提高了56.9%,互信息提高了24.3%,其仿真效果更加接近真实图像。