指向Lyapunov指数及其在单输入单输出系统故障检测中的应用

针对单输入单输出系统的故障检测, 采用混沌振荡器作为激励源, 并利用非一致延迟时间法对被测系统输出时间序列进行相空间重构. 在相空间中平衡点附近定义了指向Lyapunov指数, 并用其对被测系统输出在相空间中平衡点附近特征结构进行分析, 实现了对单输入单输出系统的故障检测. 仿真结果表明, 被测系统的参数变化将会引起相空间中平衡点附近特征结构的改变, 指向Lyapunov指数对其变化敏感. 关键词： 混沌激励 指向Lyapunov指数 故障检测 单输入单输出系统     

N阱电阻的单粒子效应仿真

利用计算机辅助设计(technology computer aided design, TCAD)软件针对N型阱电阻的单粒子效应开展仿真研究,结果表明单个重离子入射到N阱电阻中会造成器件输出电流的扰动.经过对电阻的工作机理和单粒子效应引入的物理机制进行分析,结果表明重离子在N阱电阻中产生的电子-空穴对中和了N阱电阻中的空间电荷区,使得N阱电阻的阻抗瞬间减小、电流增大,且空间电荷区被破坏的面积越大瞬态电流的峰值越高.随着阱结构中的高浓度过剩载流子被收集,单粒子效应的扰动会消失.但N阱电阻独特的长宽比设计导致器件中的过剩载流子收集效率低、单粒子效应对阱电阻的扰动时间长.文中还对影响N阱电阻单粒子效应的其他因素开展了研究,结果表明重离子的线性能量传输(linear energy transfer, LET)值越高、入射位置距离输入电极越远, N阱电阻的单粒子效应越严重.此外,适当缩短N阱电阻的长度、提高阱电阻的输入电压、降低电路电流可以增强其抗单粒子效应表现.     

基于单驱动变量的混沌广义投影同步及在保密通信中的应用

基于单向耦合提出一种只需传递一个驱动变量实现混沌系统广义投影同步方法.通过改变广义投影同步的比例因子,获得任意比例于原驱动混沌系统输出的混沌信号.由于只需传递一个信号,比起已有的方法具有更高的实用价值,理论推导和数值仿真进一步表明了该方法的有效性.最后,基于统一混沌系统的广义投影同步,给出了一种安全性更好的混沌保密通信方案. 关键词： 混沌系统 单驱动变量 广义投影同步 统一混沌系统     

周期脉冲撞击的两分量Bose-Einstein凝聚系统的单粒子相干和对纠缠

在周期脉冲撞击的两分量Bose-Einstein凝聚系统中,研究了量子混沌对单粒子相干和对纠缠性质的影响.研究表明,混沌促使单粒子相干发生强烈衰减并保持着较低的相干度,同时对纠缠出现最大值并在较短时间后消失.利用单粒子相干的这种性质可以直接测量量子混沌存在的相空间结构,有利于预防Bose-Einstein凝聚的瓦解和控制凝聚体的混沌行为。     

Dicke模型的量子混沌和单粒子相干动力学特性

量子化的Dicke模型在非旋波近似条件下表现为量子混沌动力学特征.利用单粒子一阶时间关联函数,通过数值计算详细考察了Dicke模型中单粒子相干动力学特性.结果表明:当初始相干态处在混沌区域时,一阶时间关联函数曲线衰减较快,而当初始相干态处在规则区域时,一阶时间关联函数曲线衰减较慢,单粒子相干动力学对初态具有较强的敏感性,经典混沌抑制量子相干.考察单粒子相干动力学在相空间的平均演化性质,得到一种较好的量子经典对应关系.最后研究了相空间单粒子相干的整体动力学性质,更好地揭示了相空间的混沌和规则结构.     

单片集成半导体激光器的阵发混沌特性（英文）

实验研究了一种由一个分布反馈半导体激光器、一个相位控制部分和一个半导体光放大器组成的三段式单片集成半导体激光器的动力学特性.采用常规的动力学分析方法,对不同相位控制电流下激光器输出的光谱、时间序列、相图及功率谱进行了分析,考察了其进入混沌的路径及阵发混沌的特性。研究结果表明,在适当的运行参数下,单片集成半导体激光器可呈现混沌态与稳定态随机交替出现的阵发混沌状态输出.在固定分布反馈半导体激光器电流和半导体光放大器电流不变的情况下,连续地增大相位区的电流I_P,单片集成半导体激光器将先后经历稳定态、单周期态、阵发混沌态,最后再回到稳定态的过程.在确定了激光器处于阵发混沌态时相位区电流I_P的取值范围之后,进一步的分析结果表明,随着相位区电流I_P的增加,平均层流时间先减小,达到一个极小值后再迅速增大.     

一种直接用示波器观测单变量非线性系统状态的新方法

为解决用示波器观测单变量非线性系统难的问题, 本文提出了一种45°线法, 该方法能将随时间变化的连续信号以特殊的方式转换成直角坐标上45°线上的点图, 并可用通用双踪示波器 (模拟或数字均可)直接显示出来, 从而达到直接方便地观测和分析单变量被测系统运行时的各种状态, 如周期稳定态, 局部和全局不稳定态. 文中详细阐述了该方法的机理. 同时, 研究和解决了设计实现该方法物理电路的关键问题, 即从连续变化的信号中提取出能反映系统状态的有用信号. 由于蔡氏电路是典型的非线性系统, 且能随参数的变化产生各种丰富的状态, 本文选用该电路作为被测系统进行了大量的物理实验, 实验结果证实了该方法的有效性和实用性. 关键词： 45°线法 单变量系统 系统状态 双踪示波器     

基于单层感知器的彩色图像目标提取方法

针对复杂背号下的彩色图像的目标提取,提出了一种基于单层感知器的目标提取方法。通过建立以颜色分量为输入、阈值型函数为输出的单层感知器网络并训练得到最适权重,实现彩色图像的目标与背景分离。与现有主流目标提取算法进行对比实验,结果表明,该方法能够更加准确、有效地分离目标和背景,且方法适用范围广,实现简单。     

某型相控阵雷达信号处理系统故障诊断系统设计与应用

针对某型相控阵雷达信号处理分系统故障部位难以定位,严重影响雷达工作能力这一难题,本文通过对故障现象进行分类,建立相应的故障匹配文件库,采用精确单模式串匹配算法,设计开发了一套故障诊断软件。该软件实现了故障部位准确定位功能,为快速、及时排除故障提供了技术支持,并在实际应用中验证了其正确性。     

一种压力传感器单故障实时诊断方法研究

研究对象为容式变极距型液位压力传感器。分析了传感器测量电路的工作原理与特性。故障诊断首先用压力变化率判断测量电路故障存在性;再得到额定输入信号下电路电桥输出信号和运算放大器输出这两个检测信号的表达式,各表达式均以电路相关元件为自变量。因不同元件发生数值漂移故障时,对检测信号的影响趋势各不相同,使得精确到元件的故障定位得以实现;确定故障位置后将正常元件值代入检测信号表达式联立方程组求解,以实现精确到元件的故障定值。仿真显示该故障诊断方法所求得故障值非常接近真实故障值。     

利用单驱动变量实现一类混沌系统的线性和非线性广义同步

研究了一类混沌系统的线性和非线性的广义同步.对此类混沌系统,通过设计一个合适的响应系统,可以仅通过传递一个驱动变量实现系统的线性和非线性广义同步.给出了该响应系统设计的一般方法.由于只需传递一个信号,比已有方法具有更高的实用价值,理论推导和数值仿真进一步表明了该方法的有效性. 关键词： 混沌系统 广义同步 单驱动变量     

基于选区外延技术的单片集成阵列波导光栅与单载流子探测器的端对接设计

选区外延技术是实现有源与无源光器件单片集成的一种有效的工艺手段,但同时对两种器件在异质生长界面处的对接结构提出了更高的设计要求.本文通过选区外延技术实现了InP基O波段4通道阵列波导光栅与单载流子探测器的单片集成.通过光学仿真重点研究了选区外延后界面处形貌对无源波导结构与有源光探测器间光耦合效率的影响,包括伸长的光学匹配层、二次外延生长边界位置、波导刻蚀边界位置等因素.研究结果表明,在保证二次外延生长边界对准异质对接界面时,将光学匹配层伸出探测器前端10μm并与外延边界无缝对接既可以保证高效的光传输效率(或探测器量子效率),又可以避免外延界面处的异常生长对器件制备工艺的影响,保证生长工艺与器件制备工艺的兼容性.成功制备的单片集成芯片具有高达76%的探测器量子效率,证明了对接方案的有效性.同时,集成芯片的低串扰(-22 dB)与解复用特性展示出其作为解复用光接收芯片具有巨大潜力.     

混沌状态下永磁同步发电机的故障诊断——LMI法研究

本文以永磁同步风力发电机为研究对象, 在两相同步旋转坐标系下建立了永磁同步发电机的数学模型. 应用时间尺度和线性仿射变换建立了系统混沌模型, 验证了系统在某些参数和工作条件下会出现混沌运动. 随后在考虑系统不确定性的情况下设计了故障观测器, 在系统发生故障时, 通过所设计的故障观测器能对混沌状态下永磁同步发电机的故障做出准确估计. 仿真结果表明基于线性矩阵不等式方法的故障观测器能够对系统故障做出快速准确的诊断. 关键词： 永磁同步发电机 混沌 非线性不确定系统 故障诊断     

单分子的光学探测

介绍了三能级结构单分子光子源的工作原理,研究了利用Hanbury-Brown-Twiss探测方法,记录两个单光子计数器响应的单分子光子源输出的每一个事件,分析单事件的光子统计概率P（n,n=0,1,2）与Mandel参数.研究结果表明,当信号背景比SBR＞2.41时,P（2）＜（2-√4-2n^-）^2 /2是判别单分子的充分条件,n^-为每个激发周期内探测到的平均光子数。     

斜槽式单激励纵扭超声变幅杆设计*

为实现在纵向单激励超声振动输入条件下获得纵扭谐振输出,提出一种基于声波传播理论为基础设计阶梯型变幅杆,并在其小端增加沿中心轴均布6斜槽的圆环传振杆的方案：首先数值计算进行理论设计,然后使用有限元进行分析修正,最后确定变幅杆尺寸。结果表明：理论设计谐振频率20kHz,仿真分析在19457Hz时变幅杆能够实现纵扭谐振;根据仿真结果制作变幅杆,阻抗测试结果谐振频率为19884Hz,与理论值、仿真值误差较小;在输入端加载幅值为5μm的纵向单激励超声振动,测试输出端截面圆周上任意一点,其切向和纵向振幅分别为12.7μm和8.5μm,表明变幅杆实现了纵扭谐振且振幅增强。     

基于开槽单矩形栅和圆形电子注的W波段返波振荡器

提出将开槽单矩形栅和圆形电子注作为 W波段返波振荡器的注波互作用回路. 使用 3维电磁场仿真软件CST-MWS对开槽单矩形栅的高频特性进行了仿真分析, 研究结果表明: 相对于传统单矩形栅, 新结构的基模带宽有所展宽; 基模与高次模发生模式竞争的可能性很小; 在采用圆形电子注时新结构能获得大得多的耦合阻抗; 新结构的趋肤损耗略有改善. 将该慢波结构应用于设计一支以94 GHz为频带中心的W 波段返波振荡器: 设计了简洁的慢波过渡部分、输出耦合器和终端匹配衰减器, 优化参数后获得了良好的信号传输特性; 利用粒子模拟软件CST-PS对返波振荡器模型进行了三维大信号注波互作用计算, 设定合适的电子注电流等参数后, 调整工作电压在较宽的频带内获得了瓦级的功率输出, 电子效率在整个频带范围内优于1%. 关键词： 开槽单矩形栅 圆形电子注 返波振荡器 W波段     

Shimizu-Morioka系统与Finance系统生成Lorenz混沌的微分几何策略

从一种受控混沌系统生成另一混沌系统可增强保密通信的安全性,具备潜在应用前景.研究了如何通过状态变换以及单输入反馈,驱使受控Shimizu-Morioka系统与受控Finance系统生成Lorenz混沌动态.主要方法是运用微分几何理论,将上述三种系统等价转换为下三角形式,并尽量简化和一致化其方程形式,使得上述三种不同的3阶系统的前两个方程形式相同,然后对受控Shimizu-Morioka系统与受控Finance系统设计单输入反馈控制第三个方程的形式,以便达到生成Lorenz混沌的目的.运用该方法,设计了受控Shimizu-Morioka系统通过状态变换和单输入状态反馈,混沌反控制生成Lorenz混沌的控制策略;也设计了受控Finance系统通过状态变换和单输入状态反馈,广义同步到Lorenz混沌的控制策略.最后,借助数值仿真验证了上述混沌反控制和广义同步的有效性.     

0.18 μm部分耗尽绝缘体上硅互补金属氧化物半导体电路单粒子瞬态特性研究

利用脉冲激光入射技术研究100级0.18 μm部分耗尽绝缘体上硅互补金属氧化物半导体反相器链的单粒子瞬态效应, 分析了激光入射器件类型及入射位置对单粒子瞬态脉冲传输特性的影响. 实验结果表明, 单粒子瞬态脉冲在反相器链中的传输与激光入射位置有关, 当激光入射第100级到第2级的n型金属-氧化物-半导体器件, 得到的脉冲宽度从287.4 ps增加到427.5 ps; 当激光入射第99级到第1级的p型金属-氧化物-半导体器件, 得到的脉冲宽度从150.5 ps增加到295.9 ps. 激光入射点靠近输出则得到的瞬态波形窄; 靠近输入则得到的瞬态波形较宽, 单粒子瞬态脉冲随着反相器链的传输而展宽. 入射器件的类型对单粒子瞬态脉冲展宽无影响. 通过理论分析得到, 部分耗尽绝缘体上硅器件浮体效应导致的阈值电压迟滞是反相器链单粒子瞬态脉冲展宽的主要原因. 而示波器观察到的与预期结果幅值相反的正输出脉冲, 是输出节点电容充放电的结果.     

射频激励板条波导CO2激光器远场空间压窄单峰输出模式特性的实验研究

报道了射频激励扩散型冷却板条波导CO₂激光器远场呈空间窄单斑分布的模式特性及其模式演化过程的实验现象,实验研究了远场出现压窄单斑时的模式结构.通过实验研究发现实验中所获得的近场呈多点分布和远场呈空间窄单峰分布的板条波导激光器输出模式是一种新的单模频振荡模式. 关键词：     

单模块直线变压器脉冲前沿

从理论上对直线变压器驱动源（LTD）输出脉冲波形的前沿进行了分析,研究了不同前沿畸变情况下对应的电路参数,并给出了计算方法,得到了相对电压和相对时间的关系曲线。根据理论分析设计了单模块LTD,并根据设计参数进行了数值模拟,模拟得到的输出脉冲前沿约30 ns、平顶约130 ns、幅值约125 kV。最后进行了单模块LTD实验,测得输出脉冲前沿约35 ns、平顶约130 ns、幅值约125 kV的输出脉冲,与模拟结果基本一致。由于负载不完全匹配等因素的影响,波形后沿较差且有振荡,但仍符合设计要求。