Linux操作系统下声卡编程的实验

介绍了针对物理与电子专业的Linux课程中对声卡进行编程实验的内容和方法。     

串联式电光开关实现光脉冲宽度大范围可调

为了获得大范围脉宽可调的光脉冲,以连续激光为光源,采用两个外腔调制型电光开关,将该连续激光调制成单脉冲光源.其中两个外腔调制型电光开关采用串联方式工作,两者之间的检偏方向相互垂直,由第一级电光开关实现激光脉冲的快速开启,第二级电光开关实现激光脉冲的快速关闭.通过延时同步机对两个电光开关的动作时间进行控制,从而实现光脉冲宽度大范围可调.实验研究获得了最窄脉冲宽度40 ns,最宽脉冲宽度400μs的532 nm激光脉冲.     

门控卷积神经网络多通路声学回声消除算法*

多通路声重放系统能够增强听者的现实感与空间感,但在免提通信条件下,其不可避免会受到噪声和回声干扰,严重影响通信质量。针对上述问题,本文提出了一种基于门控卷积循环神经网络的多通路声学回声消除和噪声抑制方法。该方法以传声器接收信号和重放声道的压缩复数谱为网络输入,以近端语音的压缩复数谱为网络的输出目标,直接从传声器拾取信号中恢复近端纯净语音,无需对声重放信号进行去相关处理,解决了传统自适应滤波方法中存在的非唯一解问题,同时保证了多通路声重放质量。仿真和真实声学环境实验均表明本文所提出的方法可显著消除多通路声重放系统的噪声和回声,在语音质量和回声返回衰减增益方面均优于传统算法。     

基于桥接Transformer的小样本优化鸟声识别网络

针对实际鸟类监测环境中,收集鸟声声频数据分布不均匀,导致神经网络训练不充分,分类识别测试准确率低的问题,设计了一种桥接Transformer神经网络模型。该网络首先利用原始鸟声声频信号生成短时傅里叶变换语谱图作为输入特征,之后将语谱图输入到由注意力模块和卷积模块桥接组成的Transformer网络中,完成对语谱图中全局特征和局部特征的信息交互,最后利用单层Transformer编码器实现对每一个批次样本的损失优化,得到最终的分类结果。在Birdsdata和xeno-canto鸟声数据集上进行小样本实验,分别获得了91.34%和82.63%的平均准确率,与其他鸟声识别网络进行了对比实验,验证了该网络的有效性。     

FCM-FastICA的点蚀声发射信号分离识别方法*

金属点蚀是一种破坏性和隐患较大的设备损伤形式。点蚀会产生声发射信号。点蚀过程中产生的多种声源类型会造成信号混叠,影响腐蚀进程的判断。针对点蚀信号混叠问题,提出一种模糊C均值聚类与快速独立分量分析算法相结合的点蚀信号分离识别方法。通过分析单、双点蚀声发射数据将点蚀分为钝化膜破裂阶段、点蚀诱导成核及发展阶段,由聚类确定信号类别并用快速独立分量分析分离混合信号,利用相关性函数验证分离效果。结果表明：单点蚀过程存在3类原信号,双点蚀过程存在7类信号,其中包含单个信号与混合信号;单个信号与原信号相关性极高,达到0.8以上,混合信号的分离分量与原信号相关性达到0.6以上,分离效果较好。该方法可对点蚀混合信号进行有效分离和识别,为腐蚀进程判断提供支持。     

内置谐振器的轻薄宽频吸声器结构设计与分析*

微穿孔板吸声器的吸声频带相较于亥姆霍兹谐振器更宽,但其低频吸声的实现需要较大的空气背腔,这对结构尺寸有限制的场合存在一定局限性。本文设计了一种轻薄吸声降噪结构(内置亥姆霍兹谐振器的微穿孔板吸声器,简称MPPHR),将微穿孔板吸声器与亥姆霍兹谐振器进行了结合,提升吸声器的低频吸声性能的同时兼具了微穿孔板宽带吸声的优点。首先基于微穿孔板和亥姆霍兹谐振器理论建立了等效电路模型并计算了结构的声阻抗。然后通过有限元对MPPHR的吸声特性进行了参数研究。最后验证了MPPHR的声阻抗模型和有限元仿真的准确性。研究结果表明：MPPHR结构拥有更宽吸声频带,厚度仅为30mm的MPPHR的半吸收频带可达1294Hz,相较于同等厚度下的微穿孔板吸声器宽近500Hz。此外,MPPHR拥有更好的低频吸声效率。     

浅谈示波器实验的教学

本文以大学物理实验课程中的示波器使用实验为例,分析了学生在该实验过程中容易出现的问题及相应的解决办法,使学生能够正确使用示波器测量交流信号的基本参数,为以后进一步的学习打下基础。     

An Adaptive Mapping Method Using Spectral Envelope Approach for DNA Spectral Analysis

The digital signal processing approaches were investigated as a preliminary indicator for discriminating between the protein coding and non-coding regions of DNA. This is because a three-base periodicity (TBP) has already been proven to exist in protein-coding regions arising from the length of codons (three nucleic acids). This demonstrates that there is a prominent peak in the energy spectrum of a DNA coding sequence at frequency 13 rad/sample. However, because DNA sequences are symbolic sequences, these should be mapped into one or more signals such that the hidden information is highlighted. We propose, therefore, two new algorithms for computing adaptive mappings and, by using them, finding periodicities. Both such algorithms are based on the spectral envelope approach. This adaptive approach is essentially important since a single mapping for any DNA sequence may ignore its intrinsic properties. Finally, the improved performance of the new methods is verified by using them with synthetic and real DNA sequences as compared to the classical methods, especially the minimum entropy mapping (MEM) spectrum, which is also an adaptive method. We demonstrated that our method is both more accurate and more responsive than all its counterparts. This is especially important in this application since it reduces the risks of a coding sequence being missed.     

任意长度喷管型面设计方法在气动激光器喷管设计中的应用

将一种新的任意长度喷管型面设计（ALN）方法应用于气动激光器喷管型面设计,在相同的喷管出口设计马赫数、喷管喉部高度及喷管扩张段长度条件下,设计了4条ALN方法喷管型面,并和一条最短长度（MLN）喷管型面作对比,采用2维气动激光器增益场仿真方法对5个喷管的小信号增益场进行仿真。计算结果表明:ALN方法可以有效地实现增益场分布的控制,选择合理的设计参数得到的喷管长度比MLN喷管更短,小信号增益更大。