Floquet指数确定混沌检测系统阈值的新方法

利用Duffing振子的运动状态来判断微弱信号的存在是一种常用的方法,但是相变量一直没有明确的判别依据.针对这一问题,本文通过分析Duffing非线性系统的分叉过程及该系统的稳定性问题,提出了利用该系统的特性参数——周期状态下的Floquet指数确定检测系统阈值的方法,仿真实验表明了该方法的有效性,与Melnikov方法和Lyapunov特性指数方法相比,本文阐述的方法具有计算简单和精度高的优点。     

中性点补偿电网单相故障五次谐波混沌检测方法

提出了基于混沌理论的中性点补偿电网五次谐波故障选线方法。首先，基于混沌理论研究故障背景信号的神经网络建模方法，通过神经网络的预测模型滤除故障背景信号。其次，为了检测到微弱的故障五次谐波分量，提出基于Duffing振子五次谐波相变原理的故障检测方法，并构造了Duffing振子相变检测选线方法的数值型判据。实验算例证明该选线判据具有很强的可靠性和适用性。     

基于混沌振子的低信噪比语音端点检测新方法

Duffing振子相变对与参考信号频差较小的周期小信号具有敏感性,对白噪声和与参考信号频差较大的周期干扰信号具有免疫力.利用语音的准周期性提出了一种基于混沌理论的语音端点检测新算法,讨论了如何利用Dufilng振子的间歇混沌特性来检测语音端点.将含噪语音作为Duffing振子的外部参考信号的摄动,根据系统相图是否改变来检测语音段和噪声段.通过尺度变换并设计了振子阵列以榆测频率范围较大的语音信号.实验结果表明,基于混沌的语音端点检测算法在低信噪比下明显优于传统的能量语音端点检测法.     

Duffing振子的Lyapunov指数与Floquet指数研究

针对现有基于Duffing振子的信号检测与估计方法在确定振子相变临界阈值和Floquet指数曲线的临界分岔处位置两方面所存在的问题,本文在更大范围上对Duffing振子的Lyapunov指数曲线进行了研究,提出了振子相变临界阈值的改进判定方法和利用Lyapunov指数曲线来获得Floquet指数曲线临界分岔处的方法.理论分析和仿真结果表明,上述改进在不增加系统误报率的前提下,能有效降低系统的漏报率.     

混沌振子在不同初值下检测弱信号的性能分析

研究了Duffing振子对策动力参数与初始值敏感的一致性,基于Duffing振子在不同初值时的仿真发现,不同初值情况下,混沌振子从混沌态过渡到大尺度周期态的过渡过程存在“周混渐变”和“混周渐变”两种,并且在过渡过程中,策动力增大的方向为周期态延时增长、混沌态延时缩短的方向,提出了利用过渡态检测微弱正弦信号的方法,基于“混周渐变”过渡态的检测,能检测的最低信噪比可达-60.7 dB,实验结果表明,这种方法非常适合检测地磁扰动信号Pc2小类中的确定频率信号.     

基于混沌理论的滚动轴承故障信号检测

针对滚动轴承早期故障信号十分微弱的问题,提出采用Duffing混沌振子对故障微弱信号进行检测的方法。对Duffing方程进行改进,实现对任意频率微弱信号的检测。分析微弱周期信号相位角对检测系统的影响,提出采用多相位混沌振子阵列来消除微弱周期信号相位角对检测系统的影响。通过仿真实验,确定检测系统由3个混沌振子构成。使用该检测系统成功检测出轴承外圈故障微弱信号,相比传统的混沌振子检测系统,缩小了检测盲区,提高了检测信噪比。     

基于混沌理论的微弱信号检测及自跟踪扫频电路实现

为解决工程实际中因待测信号常常被淹没在噪声背景中而传统信号检测方法难以检测等问题,将基于混沌理论的非线性信号检测技术应用到实际工程故障诊断中,开展了基于Duffing振子的微弱信号检测原理的分析,建立了混沌振子与微弱信号检测之间的关系,提出了基于Duffing振子的微弱信号检测方法,利用混沌系统相变对周期小信号的敏感性和对噪声具有免疫力的特点,设计制作了基于Duffing振子的微弱信号检测电路;对微弱信号检测的自适应进行了研究,利用AVR单片机及AD9850等芯片实现了信号检测电路的自动跟踪扫频功能,最后开展了该信号检测电路对不同频率微弱信号的检测试验。研究结果表明,用该电路可以实现在工程中常见的噪声背景下的中、低频率微弱周期信号的检测。     

基于Duffing振子检测频率未知微弱信号的新方法

针对现有混沌振子难以检测频率未知微弱信号这一难点,提出利用Duffing振子输出值的方差峰值结合遗传算法检测淹没在强噪声背景中频率未知微弱信号的一种新方法。从分析混沌系统结构参数的阈值入手,讨论了周期策动力的频率、初始相位和噪声对系统运行状态的影响;研究系统输出值方差与系统状态的对应关系,探讨待测信号频率以及与周期策动力之间相位差对状态变量方差和状态转换时间的影响。由此,提出采用具有相位偏移的Duffing振子阵列覆盖全相位,并结合遗传算法,优化求解不同频率输入信号下系统输出值方差的极值,以此得到待测信号频率的方法。该方法解决了现有混沌振子类检测方法必须已知信号频率的限制。实验结果证明了本方法能准确、快速地检测待测信号频率。新方法的状态判定简便、检测精度高、更为灵活、适应性强,为微弱信号的检测提供了新的手段。     

混沌弱信号检测法在超声检测中的验证

Duffing振子相变对与参考信号频差较小的周期小信号具有敏感性，对白噪声和参考信号频差较大的周期干扰信号具有免疫力，将该振子的这种特性应用于检测，称为混沌弱信号检测法。此方法在一些文献中提到，但没有验证过。本文将其应用于超声检测中，并验证了他的正确性。     

基于混沌Duffing振子的表面粗糙度监测方法

表面粗糙度是评价产品精度和进行零件设计的重要指标.近年来工件表面粗糙度的监测受到国内外研究者的广泛关注.文中针对实际切削过程中许多参数难以准确获得的问题,在混沌Duffing振子微弱周期信号检测与估计方法的基础上,提出基于Duffing振子的工件表面粗糙度监测方法.实验切削系统的现场数据处理结果验证了该方法的有效性.     

Upgrading a microscope with a spiral phase plate

We present the implementation of a spiral phase plate in a standard bright-field microscope to enhance the contrast of phase and amplitude samples. The method can be employed in all types of microscopy where standard phase contrast methods are applicable, for example, in bright-field transmission or reflection microscopy using an illumination source with partial spatial coherence. The spiral phase filter is placed into an accessible Fourier plane of the imaging path of the microscope. It is shown that this produces not only a strong contrast enhancement but in theory also improves the spatial resolution of the microscope for white light. A series of different set-ups for transmissive or reflective samples, including epi-illumination, are presented to demonstrate the practical range of applications of this contrasting method. A minute shift of the spiral phase plate out of the centre results in relief-like images that are similar to those obtained by differential interference contrast microscopy. A series of such relief-like images can be numerically processed to obtain quantitative phase and amplitude information of the sample.     

绿色样品前处理技术——液相微萃取技术简介

样品前处理技术在环境水体中污染物的分析检测中具有非常重要的作用。液相微萃取是近年发展起来的一种新型样品前处理技术,本文简单介绍了两种液相微萃取技术一多孔中空纤维液相微萃取和分散液相微萃取的基本原理和应用。     

横向剪切干涉测量中准确的相位恢复算法

提出一种剪切干涉测量中实现由相位差分准确高效恢复被测波前相位的算法.该算法是基于被测波前相位与其差分完全的点对点对应关系,及最小二乘算法原理.首先由被测波前相位与其差分完全的点对点对应关系及最小二乘原理,建立一特殊的线性等式,被测相位能通过解此等式直接获得.由于该线性等式的系数矩阵为稀疏矩阵,能转化为一新的小矩阵,以降低计算机存储空间和计算量;同时,由于该矩阵为正定矩阵,Choleski因式化分解方法能用来实现该线性等式方便的解.进行了计算机数值分析和相关试验测试,结果表明:该恢复算法可行,且计算精度高、计算复杂性低;可实现由相位差分准确恢复被测波前相位,同时具有良好的噪声误差传输特性.     

相位高度的显函数模型及其标定

由于传统的相位轮廓术(PMP)使用的相位高度模型参数存储空间大,标定计算成本高,本文由绝对相位与深度坐标的关系推导出相位差高度模型的显函数模型,并提出了一种基于未知标定平面的灵活标定方法。该模型只需9个非共线的像素数据即可计算出模型的15个参数,降低了计算量,节约了内存空间。提出的标定方法无需精密运动台,标定板无需覆盖整个测量范围,无需知道位置姿态,降低了标定成本,提高了标定的灵活性。对提出的模型和标定方法分别进行了仿真和实验,仿真结果验证了相位高度显函数模型的正确性和标定方法的有效性。对提出的模型和标定方法在实际的结构光系统中进行了实验,用标定后的系统对实际物体进行了测量,结果表明三维曲面具有较高的质量,证明了提出方法的可行性。     

一种改进型负载线移相器MMIC的设计方法

在采用传统微带线负载移相器设计小相位数字移相器时,遇到了负载线宽过窄的问题,而一般半导体工艺很难实现。在此基础上,提出了一种改进型微带线负载移相器的设计方法。该移相器主传输线的两端各挂载一个相同输入阻抗的开路支节,通过调节支节的阻抗值使移相器的输入／输出反射损耗达到最小;通过加载两个开路支节,在同样的相移量下,加宽负载线的宽度,提高产品的成品率。利用此设计的移相量为11．25°,同时数字移相器的实验结果验证了该设计方法的正确性和可行性。     

空间载波相移法理论研究

到目前为止,在动态条纹图处理方面,空间载波相移技术(SCPS)已经发展了多种不同的方法。现基于车间条件下实时自动化测量为目的,通过对不同SCPS方法的对比及不同误差源影响的分析,从理论上论证了任意N-point技术和修正五点方法的优越性,并为实用化提供了一个便捷的思路。     

利用相位差异技术恢复宽带白光图像

研究了用于扩展目标成像的相位差异技术。该技术利用焦面和离焦面上的两幅图像之间的相位差异来估算波前相位畸变,同时对采集的图像进行恢复。设计了白光目标成像实验系统,用宽带白光作光源,在实验室搭建实验平台,模拟无穷远处目标和波前相位畸变。采用直角梯形分光棱镜将光路分为两个通道,在一台相机上同时采集两个通道像面上的图像,消除了相机不同产生的差异,极大地抑制了噪声对图像恢复的影响,分光后系统抗两个通道独立的高斯白噪声的能力为10%。实验结果显示恢复后的图像分辨率提高了19%,表明该技术是适合光电成像系统的图像恢复技术。     

数字相移测量中的高精度相位误差补偿

数字相移测量的主要误差来源于由数字投影机引入的Gamma(γ)畸变。投影范围内的γ非一致性使得基于单一γ的校正技术和相位误差补偿技术存在较大残余误差。在分析γ非均匀分布的基础上,提出了基于像素的相位误差查找表补偿方法。该方法根据像素自身的γ,动态地建立相应的相位误差查找表,进行相位误差补偿,有效提高了补偿精度。对实际测量结果做了分析并与基于单一γ的方法进行了比较,证明了基于像素的相位误差查找表补偿方法能够获得更高的精度。     

点衍射波前位相的测评

提出一种检测点衍射干涉仪关键部件针孔所产生的衍射光学波前的方法。介绍了点衍射波前的产生原理,分析了小孔质量状态、照明光路调整状态与波前各个像差分量之间的关系。基于信息光学基础理论,采用傅里叶变换和迭代算法,采集针孔衍射图像并进行计算分析,实现对衍射波前的位相复原以获得波前信息。阐述了测试方法的理论依据和计算公式,应用研制的位相复原分析计算软件测试并分析了实际采集的点衍射图像,通过15次的迭代,输出的位相值逐渐收敛,图像误差因子下降到0.12。目前,该方法已用于对针孔的筛选和针孔照明系统的装调中,实验结果证明了该测试方法的可行性。     

Improved Zernike‐type phase contrast for transmission electron microscopy

Zernike phase contrast has been recognized as a means of recording high‐resolution images with high contrast using a transmission electron microscope. This imaging mode can be used to image typical phase objects such as unstained biological molecules or cryosections of biological tissue. According to the original proposal discussed in Danev and Nagayama (2001) and references therein, the Zernike phase plate applies a phase shift of π/2 to all scattered electron beams outside a given scattering angle and an image is recorded at Gaussian focus or slight underfocus (below Scherzer defocus). Alternatively, a phase shift of ‐π/2 is applied to the central beam using the Boersch phase plate. The resulting image will have an almost perfect contrast transfer function (close to 1) from a given lowest spatial frequency up to a maximum resolution determined by the wave length, the amount of defocus and the spherical aberration of the microscope. In this paper, I present theory and simulations showing that this maximum spatial frequency can be increased considerably without loss of contrast by using a Zernike or Boersch phase plate that leads to a phase shift between scattered and unscattered electrons of only π /4, and recording images at Scherzer defocus. The maximum resolution can be improved even more by imaging at extended Scherzer defocus, though at the cost of contrast loss at lower spatial frequencies.