键合压力对超声换能系统非线性混沌特性的影响

利用基于关联维数的相位随机化的替代数据算法,对不同键合压力下超声换能系统中换能杆末端轴向振动的实测数据进行正确替代,并用非线性动力学的理论来检验其是否具有非线性。通过实验对所测振动时间序列的关联维数进行计算,结果表明在实际键合过程中,不同键合压力下变幅杆末端轴向振动都具有非线性成分。这有利于更好地认识超声引线键合换能系统,并为进一步利用非线性时间序列分析方法研究引线键合过程中的复杂振动提供了深入分析的科学手段。     

机械振动信号自适应多尺度非线性动力学特征提取方法研究

针对机械振动信号的故障特征提取问题,提出了基于独立变分模态分解与多尺度非线性动力学参数的特征提取方法。①提出频谱循环相干系数选取匹配波形对机械振动信号进行端点延拓后再进行VMD分解得到不同频率尺度的IMF分量;②根据互相关准则选取有效的IMF分量进行核独立成分分析,分离出相互独立的有效故障特征频带分量;③计算各独立分量的复合多尺度模糊熵偏均值,并利用正交变换将独立分量正交化后构造多维超体,进而利用多维超体体积定义并计算信号的双测度分形维数,从而获得多尺度非线性动力学特征参数,实现机械故障诊断。仿真和实验结果表明:所提方法可有效抑制VMD分解的端点效应和模态混叠,信号分解效果好,特征参数分类精度高,极大地提高了机械故障诊断准确率。     

非线性弹簧支承悬臂输液管道的分岔与混沌分析

研究悬臂输液管道系统在自激励、参数激励和外激励联合作用下的非线性动力学行为,揭示系统运动的规律。建立了非线性弹簧支承悬臂输液管道的运动微分方程,以线性弹簧支承条件下悬臂梁的固有频率和振型函数作为近似,采用李兹-伽辽金方法对非线性运动微分方程进行离散化,经过数值计算,利用分岔图、相图和功率谱图分析系统的非线性动力学响应,得到了流体平均流速和流体与管道质量比对系统周期运动和混沌运动的影响规律。研究结果表明,当流体平均流速较小时,系统的响应首先表现为周期运动,随着流体平均流速的增大,系统的响应通过系列倍周期分岔而进入混沌运动,又经由系列倍周期倒分岔转化为周期运动。随着流体与管道质量比的减小,系统出现混沌运动的临界流体平均流速值减小,这说明通过改变流体与管道质量比参数可以控制系统的振动形态。     

Furuta倒立摆的分岔与混沌动力学分析

利用Hopf定理和规范形理论,讨论了Furuta旋转倒立摆非线性数学模型的Hopf分岔特性。给出系统存在Hopf分岔的条件,讨论了周期轨道的稳定性,利用数值模拟,得到系统的相轨迹图,进一步验证分析过程的正确性。利用Silnikov定理,讨论了旋转倒立摆的混沌动力学特征。利用卡尔达诺公式和微分方程级数解讨论了该系统的特征值和同宿轨道的存在性,比较严格地证明了系统存在Smale马蹄意义下的混沌现象,并给出发生Silnikov型Smale混沌的条件。     

内燃机振动信号的混沌分形特性研究

运用分形及混沌理论对实测的内燃机各种振动信号进行了分析,计算了信号的Lyapnov指数及关维数。结果表明,缺盖振动混沌与确定性共存,而缸套,机身振动则为混沌振动,信号的关联维数可作为气阀机构诊断的一个诊断特征量。     

复合材料层合板的混沌运动分析

建立了四边简支纤维增强复合材料层合薄板在受到x轴方向面内激励和横向激励联合作用下的动力学方程,考虑了复合材料层合板主参数共振和1:1内共振的情况,利用二阶Galerkin离散和多尺度方法得到四维直角坐标形式下复合材料层合板系统的平均方程。然后利用规范形理论化简平均方程得到简单规范形。应用Kovacic等人提出的高维Melnikov方法研究复合材料层合薄板的脉冲混沌运动,理论分析发现在参数激励和外激励作用下系统存在smale马蹄意义下的混沌运动并存在脉冲跳跃轨道。     

基于样本熵快速算法的心音信号动力学分析

为了准确刻画冠状动脉狭窄引起的血流动力学状态改变,提出了一种基于样本熵快速算法的舒张期心音分析方法。首先利用小波变换去除心音中的呼吸干扰,然后采用改进的香农能量算法自动分割出舒张期段,最后对分割出的舒张期心音用快速算法估计样本熵。对25例健康人和25例冠心病人的分析结果显示,冠心病人和健康人在舒张期心音的样本熵值上具有显著性差异。利用该方法检测冠状动脉狭窄,敏感性为80%,特异性为84%。     

非线性弹性直杆纵振时的混沌行为

研究了S形本构关系的弹性直杆纵振时的混沌行为.用Galerkin原理将杆纵振时的动力控制方程转化为二阶三次非线性微分动力系统;给出了其产生同宿轨道和异宿轨道的条件,得到了同宿轨道的参数方程;借助Melnikov函数给出了系统发生混沌的临界条件;数值计算给出了混沌运动区域随β和γ的变化规律,用分岔图、位移时程曲线、相平面图和Poincaré映射判断了系统的运动行为即定常还是混沌.进一步的研究还表明本构关系中的二次非线性项对系统的动力响应具有很大的影响.     

基于混沌理论砂轮磨钝过程声发射信号试验研究

针对砂轮磨钝过程中声发射信号的非线性特性,通过采集到的砂轮初期、稳定、严重三个不同磨损阶段的声发射信号,在混沌理论的基础上,提取砂轮磨钝过程声发射信号的最大Lyapunov 指数、关联维数以及K熵这三个特征量并进行计算、分析。结果表明,砂轮磨钝过程声发射信号的最大Lyapunov 指数、关联维数和K熵与砂轮磨损阶段存在着对应关系,可以用这三个混沌特征量来对砂轮的不同磨损阶段进行表征,为运用声发射信号实现砂轮磨钝过程的检测提供了一种新的思路。     

压电复合材料层合板的混沌动力学研究

压电复合材料具有独特的机电耦合性、比强度高、比刚度大和抗疲劳性能好等优点,越来越广泛地被应用于航空航天等工程领域中。根据Reddy的三阶剪切变形层合板理论,研究了受面内横向外激励力、面内纵向参数激励和面外参数激励以及压电参数激励联合作用下四边简支矩形复合材料层合板在1:2:4内共振情况下的六维平均方程。考虑平均方程存在一对双零特征值和两对纯虚特征值的情况,利用规范形理论进行化简,得到与原方程拓扑等价的最简规范形,然后在此基础上利用能量相位法从理论上分析得到系统会产生同宿的多脉冲跳跃现象;同时,基于平均方程,通过数值仿真,发现系统会产生混沌运动,具有跳跃现象。     

一种基于Choi-Williams分布的心音信号检测方法

本文将ＣｈｏｉＷｉｌｌｉａｍｓ分布用于心音信号的分析，研究结果表明该方法清晰表示了心音信号的各个成分在时频平面的能量分布及动态变化过程，而且可以准确地检测出瓣膜关闭的时刻，为第一心音和第二心音的定但了依据，这一结果对于探讨心音产生的物理机制以及研究心脏的生理，病理状况有一定的参考价值。     

一种基于小波变换的心音激励源位置的检测

心音信号是心脏系统疾病诊断的一个重要的生理信号，本文在分析心音产生物理机制的基础之上，建立了准周期心音激励模型，并将时间局部定位性好，计算快速的小波变换方法引入到对心音信号的处理，能够很好地检测出瓣膜关闭这一突变信号发生的时刻，并将其作为心音信号的划分标准，这一方法还具有很好的抗噪性。     

基于分形理论的自动舵液压阀故障诊断方法研究

针对自动舵液压阀工作过程中存在的非线性问题,提出一种以阀芯位移信号分形特征为判据的故障诊断方法,并研究了分形特征参数——关联维数的计算方法和参数的选择。在建立液压阀数学模型的基础上,对液压阀正常和故障进行仿真,通过确定时间延迟、嵌入维数和无标度区,计算阀芯位移数据的关联维数。结果表明:不同状态的关联维数值具有明显的可分性,可以定量表征液压阀的工作状态,进而达到装备故障诊断的目的。     

在动态称重中应用基于声卡的数据采集系统

针对定量包装对精度和速度的要求,建立了混合式动态定量称重系统;构建了基于声卡的数据采集系统,介绍了系统软硬件结构,并将数据采集系统应用于动态称重中,实验证明了该方法的可行性.     

基于递归分析的微裂纹缺陷超声检测技术研究

为准确检测金属构件微裂纹缺陷,采用超声脉冲反射法对金属试块进行检测,并提取超声背散射信号进行分析。通过对背散射信号进行简单的建模,说明其组成要素。由于背散射信号的非线性特征,缺陷回波信号会对系统的递归特性产生影响;在此基础上提出了基于递归分析的方法分别对含人工微裂纹缺陷金属试块的无缺陷区、单裂纹区及双裂纹区背散射信号进行检测研究;通过合理的参数选择,对采样信号进行递归分析并绘制递归图;对比含缺陷信号与无缺陷信号,发现前者会在递归图中产生明显的白色交叉条纹带。使用递归定量分析进一步研究了含缺陷背散射信号的递归特征量。结果表明多种特征量对缺陷回波信号比较敏感,其中递归率(RR)和捕获时间(TT)在缺陷位置有明显的特征。     

三种鱼类发声信号频带能量特征提取与分类研究

海洋渔业资源的开发和利用对经济鱼类的分类识别提出了迫切的技术需求.根据鱼类的不同发声特征,文章采用有监督机器学习方法实现了三个不同鱼种发声信号的分类.基于小波包分解技术提取了黄花鱼、大米鱼和黄姑鱼三种鱼类发声信号的频带能量特征,并利用不同的分类器进行分类.结果表明:三种鱼的发声信号频率主要集中在300～800 Hz之间...     

基于递归奇异熵方法的波纹管压浆超声检测

为检测混凝土结构中波纹管内灌浆密实度,提出了一种基于递归奇异熵方法的波纹管压浆质量检测的方法。利用有限元软件进行理论模拟仿真,对结构响应信号采用多变量融合的方法,结合递归图分析法和奇异熵估计分析回波数据,结果表明,缺陷横向尺寸与递归奇异熵值具有单调对应关系,递归奇异熵方法可以用来判断压浆剥离尺寸。通过实际制作模型并测量,验证了该方法的可行性。     

基于粒子群-向量机的汽车加速噪声评价

以乘用车由50 km/h加速到100 km/h时的噪声信号为评价对象,用成对比较法对车内加速噪声品质偏好性进行主观评价实验,获得每个样本的偏好性评价值。计算各噪声样本的主要心理声学客观参数并进行相关分析。鉴于评价者对非稳态噪声主观评价过程的复杂性,建立支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的主客观评价模型,并利用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对模型参数进行优化。为对比优化后预测效果,建立BP神经网络回归模型。结果表明,优化后的粒子群-向量机回归模型用于噪声声品质评价能获得更好的预测效果,可较大程度提高声品质预测精度。     

声速分布对浅海低频声场空间相关的影响研究

针对浅海低频环境下水中声速分布对声场空间相关性的影响问题,利用基于抛物方程方法的RAM程序,仿真分析了声场空间相关特性在浅海不同声速梯度、不同阵元间隔下的变化规律。研究结果表明:在浅海低频环境下,正声速梯度值越大,垂直相关系数衰减越慢,水平纵向相关系数则相反;随着正声速梯度值的增大,垂直相关长度和水平纵向相关长度均呈现剧烈波动。负声速梯度值越大,垂直相关系数衰减越快,水平纵向相关系数则相反;随着负声速梯度值的增大,两类空间相关长度均缓慢波动。     

基于Lorenz混沌调频的水下正交波形集设计

针对网络水下航行器组联合探测情况下各网络节点间信号会互相干扰的问题,基于Lorenz混沌模型,提出一种混沌调频(Chaos Frequency Modulation,CFM)的正交波形集设计方法。首先建立基于Lorenz序列的CFM信号模型,对其进行相关特性分析和正交特性研究,包括CFM正交波形集的个数和波形长度对波形集正交性能的影响,提出对混沌序列进行加窗函数处理的CFM波形集正交性优化方法;然后构造网络水下航行器组分别发射线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号和CFM信号的回波模型,对比分析了匹配滤波器对回波信号的处理结果。仿真结果表明,该设计方法简便、灵活、高效,产生的CFM正交波形集性能良好,且相对于常规信号在水下信号检测方面具有明显的优势。