Diversity of photonic differentiators based on flexible demodulation of phase signals

We theoretically propose a multifunctional photonic differentiation （DIFF） scheme based on phase demodulation using two cascaded linear filters. The photonic D1FF has a diversity of output forms, such as the 1 st order intensity DIFF, the 1 st order field DIFF and its inversion, and the 2nd-order field DIFF, depending on the relative shift between the optical carrier and the filter＇s resonant notches. As a proof, we also experimentally demonstrate the DIFF diversity using a phase modulator and two delay interferometers （Dis）. The calculated average deviation is less than 7% for all DIFF waveforms. Our schemes show the advantages of flexible DIFF functions and forms, which may have different optical applications. For example, high order field differentiators can be used to generate complex temporal waveforms, and intensity differentiators are useful for the ultra-wideband pulse generation.     

基于对数解调的递变能量CT成像方法

复杂结构件由于有效厚度差异大和成像系统动态范围受限, 单一能量下的投影数据信息不完整, 常用CT重建算法及不完全数据重建算法无法在数据缺失严重的情况, 有效实现复杂结构件的CT重建. 为此论文提出基于对数解调的递变能量CT成像方法. 该方法在分析直接高动态CT成像所存在问题的基础上, 提出利用对数变换压缩递变能量投影序列动态范围, 并利用现有的基于图像灰度一致性的融合方法, 计算融合加权系数, 再经常规重建算法实现复杂构件的CT成像. 论文并以某复杂仪表为对象, 进行实验, 相比传统的固定能量成像方式, CT信息完整, 质量高. 从而说明论文所提出的方法, 能够实现CT系统动态范围的扩展, 实现复杂结构件的高动态CT成像.     

Research on FBG sensor signal wavelength demodulation based on improved wavelet transform

A new Fiber Bragg Grating (FBG) wavelength demodulation scheme is studied in the paper, which consists of an improved de-noising method and Gaussian fitting peak searching algorithm. The improved translational invariant wavelet without threshold adjust factor is proposed to get a better de-noising performance for FBG sensor signal and overcome the drawbacks of soft or hard threshold wavelets. In order to get a high wavelength demodulation precision of FBG sensor signal, this de-noising method is designed to combine with Gaussian fitting peak searching algorithm. The simulation results show that the wavelength maximum measurement error is lower than 1 pm, and can get a much higher accuracy.     

基于一维间距调制型光子晶格的光传输现象

采用数值模拟方法研究了高斯光束在四种间距调制型光子晶格中的传输规律. 研究发现: 在具有两个正双曲正割势垒和矩形势垒的晶格阵列中, 光波在势垒处发生明显的衍射现象, 而在势阱处发生强烈的局域现象; 在具有两个负双曲正割势垒和负矩形势垒的晶格阵列中, 光波可在势垒处发生无反射传输或在势垒中发生局域现象; 而在势阱中振荡衰减传输. 研究还发现在低功率情况下, 负势垒支持的线性模式间可以发生振荡耦合; 高功率非线性情况下, 光波将发生局域现象. 研究结果为利用光子晶格调节和控制光波传输, 实现全光开关提供了新的思路和方法. 关键词： 调制型光子晶格 波导阵列 模式 光开关     

HRB400焊接试样拉伸全过程声发射信号 时频能量特征*

为了深入研究螺纹钢拉伸全过程声发射信号特征,开展了完整和焊接试样的拉伸实验,通过SAEU2S型数字声发射系统对损伤特性进行实时监测。结合金属材料力学行为特性,根据计数率将全过程划分成不同的阶段,采用伪Margenau-Hill(PMH)分布进行了时频分析并利用小波包变换对信号进行了能量分析。结果表明：声发射特性参数能够很好的描述焊接对材料力学性能的影响,PMH分布具有良好的时频聚集性,频域和能量分析能够很好地描述焊接对材料力学性能的影响。实验结果为声发射技术应用于钢结构工程损伤定量、寿命预测、实时监测的研究提供了参考依据。     

Quantifying time-varying coordination of multimodal speech signals using correlation map analysis

This paper demonstrates an algorithm for computing the instantaneous correlation coefficient between two signals. The algorithm is the computational engine for analyzing the time-varying coordination between signals, which is called correlation map analysis (CMA). Correlation is computed around any pair of points in the two input signals. Thus, coordination can be assessed across a continuous range of temporal offsets and be detected even when changing over time due to temporal fluctuations. The correlation algorithm has two major features: (i) it is structurally similar to a tunable filter, requiring only one parameter to set its cutoff frequency (and sensitivity), (ii) it can be applied either uni-directionally (computing correlation based only on previous samples) or bi-directionally (computing correlation based on both previous and future samples). Computing instantaneous correlation for a range of time offsets between two signals produces a 2D correlation map, in which correlation is characterized as a function of time and temporal offset. Graphic visualization of the correlation map provides rapid assessment of how correspondence patterns progress through time. The utility of the algorithm and of CMA are exemplified using the spatial and temporal coordination of various audible and visible components associated with linguistic performance.     

基于相移光纤光栅的布拉格波长解调原理的分析

提出了一种基于相移光纤光栅(phase shifted fiber grating)的布拉格波长解调技术，相移光纤光栅在反射谱阻带中能打开线宽极窄的一个或多个通透窗口，而且窗口位置随所加相移量的大小呈线性变化。实验中应用电流调谐相移量以实现布拉格波长的解调。选用最大波长偏移量为2nm的相移光纤光栅进行调谐滤波，温度的测量范围可达到200℃，应变的测量范围可达到2000μs。实验表明利用相移光纤光栅进行布拉格波长解调，取得了预期的效果，为布拉格波长解调技术提出了新的思路。     

Aircraft recognition based on improved iterative threshold selection and skeleton Zernike moment

Using the visible optics images to identify targets is an important part in the development of remote sensing technology. In this paper, a new aircraft recognition method based on the improved iterative threshold selection and the skeleton Zernike moment is presented. The method segment aircraft targets under complex background using iterative threshold selection with between-class distance and scatter, and calculate the skeleton Zernike moment for the aircraft target recognition using template matching method. The experimental results show that the new method can effectively achieve the target segmentation under complex backgrounds, and provide a satisfactory performance both in recognition rate and recognition speed.     

基于S变换滤波解相法的条纹解相研究

S变换可以看作是介于小波变换与窗口傅里叶变换之间的变换,具有很强的时频分析能力,它将一维信号变换为时间(空间)和频率的函数,称为瞬时S变换谱,在沿窗口移动方向上,S变换谱的叠加可得到全局信号的傅里叶频谱。在S变换用于条纹解调时,局部基频的正确提取是确保获得全局信号基频分量的关键。为此研究了不同的滤波过程对S变换解调条纹相位的影响,利用不同的滤波器,在对局部S频谱进行加权滤波后,叠加局部基频,得到全局基频分布,然后再利用逆傅里叶变换获得条纹的相位分布,从而重建被测物体的面形。讨论了阈值滤波、平顶高斯和平顶汉宁滤波、"脊"线拟合后的平顶高斯和平顶汉宁滤波在S变换轮廓术中的应用,通过计算机模拟和实验,初步对比了滤波效果。     

基于质心迭代估计的无线传感器网络节点定位算法

针对无线传感器网络非测距定位方法的应用,提出了基于质心迭代估计的节点定位算法.该算法首先计算当前连通信标节点所围成的平面质心的坐标及其与未知节点间的接收信号强度,然后用计算所得质心节点替代距离未知节点最远的连通信标节点,缩小连通信标节点所围成的平面,并通过多次迭代的方法提高节点定位精度.仿真实验结果表明,该算法的各项指标均为良好,适用于无线传感器网络的节点定位.     

基于多带解调分析和瞬时频率估计的耳语音话者识别

为了改善耳语音话者识别的稳健性,提出了一种基于调幅-调频(AM-FM)模型的耳语音特征参数,瞬时频率估计(IFE)。根据语音产生的共振峰调制理论,采用多带解调分析(MDA)获得语音的瞬时包络和频率;然后根据包络幅度和频率的加权估计,得到语音的特征IFE来描绘语音的频率结构。将该特征用于耳语话者识别并和传统的Mel倒谱系数(MFCC)进行了比较。实验结果表明,随着测试人数的增加,IFE的识别效果略好于MFCC;在测试信道改变的情况下,与MFCC相比IFE的稳健性得到了有效的提高。     

基于谐波和能量特征的单声道浊语音分离方法

提出了一种基于谐波和能量特征的单声道浊语音分离方法。该方法将浊语音分离问题转化为声音在时频域的分类问题。首先,在已有谐波特征的基础上,引入能量特征。然后,对于谐波特征明显且能量大的时频单元,在分类器训练阶段复制它们的特征。实验结果表明该方法相比之前的方法有更好的信噪比增益。通过引入能量特征和特征复制,改善了浊语音的分离效果。     

基于伪相关函数的多级电平编码符号信号通用无模糊跟踪方法

针对新一代全球导航卫星系统(GNSS)中多级电平编码符号(MCS)信号存在的跟踪模糊问题,本文提出了一种通用的MCS信号无模糊跟踪方法.首先推导了不同MCS信号互相关函数的统一表达式,并给出了伪相关函数的定义;然后深入分析了实现无模糊跟踪需要满足的约束条件,推导了两路参考信号的通用构造方法以及相互之间的关系,为具体MCS信号的求解提供了极大的便利;进而给出了利用本文方法的GNSS接收机码跟踪环路模型.作为MCS信号的特例,分别讨论了本文方法在四种二进制偏移载波信号跟踪中的应用.仿真结果表明,本文方法能够有效解决MCS信号的跟踪模糊问题,具有良好的性能和广阔的应用前景.     

基于PolSK调制的四波混频型超快全光译码器

提出了一种新型的基于半导体光放大器（semiconductor optical amplifier, SOA）中四波混频（four-wave mixing, FWM）效应的超快全光译码器方案,方案中采用了偏振移位键控（polarization-shift-keying, PolSK）信号光.考虑SOA的偏振相关性,建立了这种全光译码器完整的偏振相关宽带理论模型.通过数值模拟的方法,从理论上实现了超快全光译码器,并研究了两输入信号光功率、SOA注入电流和SOA的偏振相关性对全光译码器输出特性的影响. 关键词： 全光译码器 偏振移位键控 四波混频 半导体光放大器     

基于支持向量机的~(252)Cf中子裂变信号时频特征分析及识别

基于裂变中子(252Cf)对裂变链(235U系统)依存关系,在对252Cf中子裂变信号的测量原理及信号特点分析基础上,开展了基于支持向量机的中子裂变信号时频特征分析及识别研究工作。采用小波分解和去噪小波包分解方法,提取不同状态下随机核信号的时频能量特征,借助于统计学习理论的支持向量机(SVM)分类器原理进行训练和分类。研究结果表明:通过直接小波分解或去噪小波包分解,以获取核信号特征的方法是有效的;去噪小波包分解特征提取方式,较之直接小波分解特征提取方式更能反映中子裂变核系统的内部特征和规律;基于SVM核信号样本的分类,训练后的SVM分类器有着大于70%以上的正确率,且较好地克服了训练样本数较少的问题,验证了方法的可行性和有效性。     

基于总体最小二乘算法的平稳声信号二阶盲分离方法

利用声源信号相互独立的已知条件,提出分离平稳声信号的总体最小二乘二阶盲分离算法,该算法在联合近似对角化相关函数矩阵的约束下估计分离矩阵,在同时考虑估计矩阵与观测信号误差的情况下给出修正模型,在修正模型总体误差最小时分离源信号。提出的算法具有无需选择非线性函数,不存在收敛到局部最小值与计算速度快的特点,分离的声源信号具有较小的失真。半消音室电机噪声分离实验验证了上述算法的有效性。     

用独立成份分析算法实现水声信号盲分离

独立成份分析算法是在研究信号盲分离过程中出现的一种新方法,本文试图将几种独立成份分析算法用于分离水声信号。分析和比较了5种算法的性能,并用仿真信号对算法进行了仿真,阐述了独立成份分析算法分离水声信号的不足。针对含噪声模型,提出了一种基于独立成份分析算法成功分离水声信号的方法。     

基于复杂度的针刺脑电信号特征提取

为探究针灸刺激对大脑活动产生的影响,文章设计了4种针刺频率针刺右腿足三里穴获取脑电的实验.首次采用排序递归图和关联维数方法提取针刺脑电信号的复杂度参数来反映针刺大脑的功能状态,并基于这些方法研究了针刺作用对大脑功能区域的影响以及不同针刺频率与脑电复杂度的相关性.发现针刺时脑电的复杂度高于针刺前,尤以频率为100次/min的针刺影响最为明显;从FP2, F7, T3导联脑电中提取的确定性指标(DET)可作为区分针刺状态与针刺前状态的一种特征参数. 关键词： 针灸 脑电 排序递归图 关联维数     

基于涡流管能量分离效应的温度分布实验研究

在入口温度、压力不变的条件下,改变冷流比,分别对不同冷流比工况下的涡流管内温度分布进行了实验测试,同时对不同冷流比工况下的实验结果进行比较,研究表明:在同一轴向端面处,温度由轴心向壁面呈现不断增大的趋势,在壁面附近处达到最大值;在同一径向位置处,温度随着轴向位置的增大不断增大,在涡流室的轴心处,温度达到最低,而在热端出口的壁面处,温度达到最大。在冷流比为0.1563时,温度沿径向呈增大趋势,而在冷流比为0.7158时,温度沿径向呈现先降低后增大的趋势;在实验研究范围内,同一测点处,温度随冷流比的增大而增大。