“数字信号处理”课程的几何视角

“数字信号处理”的经典课程体系以“系统”为中心，以离散时间傅立叶变换、z变换和离散傅立叶变换为分析工具，以滤波器设计为目的，注重定理和公式推导及其性质分析，很难让学生建立一个形象的、完整统一的知识体系框架。本文从几何视角将 “系统”化和“代数”化的经典课程体系重构为面向“信号”的“几何”知识体系，从而提升学生对本质问题的“洞察力”，帮助学生建立系统的知识体系。     

有砟轨道路基翻浆冒泥模型试验系统的研发与应用

为研究既有线有砟轨道路基的翻浆冒泥机理，自主研发了一套能够模拟循环荷载–湿化耦合作用的模型试验系统。模型试样直径500 mm，由厚度分别为350 mm的路基土和200 mm的道砟组成，整个试样在高强度透明有机玻璃模型筒中制备完成。模型试验系统配备有监测荷载、位移、体积含水率和孔隙水压力的4种传感器，并通过高清相机对颗粒迁移过程进行图像捕捉。基于所研发的试验系统，针对辛泰铁路典型翻浆冒泥病害路段土样，开展翻浆冒泥模型试验。试验结果表明：动孔隙水压力是导致翻浆冒泥病害产生的关键因素。随着体积含水率的增加，动孔隙水压力引起的颗粒迁移量逐渐增加；在饱和状态下，会引起大量颗粒迁移，翻浆冒泥现象显著。试验结束时，道砟污染指数达到25%，在实际工程中已严重影响铁路的正常运营，有必要对污染道砟进行换填。     

饱和钙质砂孔压发展特性试验研究

在岛礁建设中，钙质砂场地会受海浪等周期性荷载影响，因此有必要开展循环荷载下钙质砂的动力响应研究。采用动三轴试验探究了循环荷载作用下，在不同的固结围压、相对密实度和循环应力比条件下饱和钙质砂的孔隙水压力发展规律；将张建民孔压模型用于各工况归一化孔压发展模式的分析，并给出各条件下的推荐孔压模型。研究结果表明：张建民模型C型适用于描述循环应力水平较大时的孔压发展模式，而固结围压、相对密实度较高且处于中等应力水平时可采用修正的张建民模型A型，其余情况均可用B型拟合。此外，各模型的拟合参数与相对密实度和固结围压均有较好的相关性。     

基于TDR法电缆线长测量关键技术的研究

目前，随着电线电缆市场规模不断扩大，对电缆尺寸测量的精度要求不断提高，市场中电线电缆的计量问题也日益显著，因此如何快捷、经济、正确地完成电线电缆尺寸的测定具有十分重要的研究意义和工程价值。相比传统的电缆计量方法，时域反射测量技术（TDR）具有测量精度高、便于携带、能实现无损测量电缆长度等优点。该技术基于电磁波能量在传输的过程中如果遇到阻抗不连续点的情况就会发生反射的特点，对待测量的长导体加入一个脉冲信号，就可根据发送脉冲和断点处反射脉冲的时间差与导体长度成正比的原理来确定断点位置，还能实现对电力电缆短路和断路的故障检测。目前已有该技术的应用实例，但是测量效果并不理想，测量误差较大，甚至达到10%~20%，与理论效果相差甚远，无法满足精细化管理与工程作业的要求。为此对该技术应用于电缆线长度精确测量时的关键技术点展开探讨。     

GaN HFET中的能带峰势垒和跨导崩塌北大核心

考虑大沟道电流下外沟道局域电子气慢输运行为破坏沟道电中性,诱生空间电荷导致的能带峰势垒,提出了新的跨导崩塌模型。详细计算了不同栅压和不同沟道电流密度、即不同空间电荷密度下的场效应管能带。引入新的能带峰势垒和沟道电子跨越势垒的动态模型,解释了沟道打开过程中源电阻增大、沟道电子平均速度下降、大沟道电流下跨导下降等各类跨导崩塌行为,解释了场效应管沟道电子速度远低于异质结材料的缘由。运用沟道打开时的异质结充电和大沟道电流激励下空间电荷触发的能带峰势垒模型解释了跨导钟形曲线上升段中的电流崩塌和下降段中的跨导崩塌。深入研究了陷阱和局域电子气的相互作用,解释了可靠性加速寿命试验中的跨导曲线变化。沟道夹断的强负栅压应力产生内沟道逆压电缺陷,减弱栅电压对内沟道电子气的控制和沟道打开时跨导的上升斜率。沟道打开后的大电流应力使局域电子气与晶格碰撞产生热电子缺陷和空间电荷,抬高能带峰势垒引发外沟道堵塞,降低沟道电流,导致阈值电压正移。这一研究证明在场效应管直流和射频工作中的器件性能退化都是由陷阱同局域电子气相互作用产生的,开创了优化设计异质结能带来提高场效应管可靠性的新途径。最后讨论大沟道电流下能带峰势垒引发的外沟道堵塞和跨导崩塌在场效应管研发中的重要作用,提出了在空间电荷区上方设置专用的异质结鳍来平衡内、外沟道能带,解开场效应管中的电流崩塌、跨导崩塌、线性、器件性能退化及3 mm高频工作等难点。