基于新的模态单元滤波消除地震信号中的汽车噪声

由于地震信号采集环境和采集仪器存在干扰,采集到的地震波形中通常包含很多噪声信号,严重影响了地震信号的应用。模态单元滤波（Mode Cell Filter：MCF）无需先验基函数,是一种自适应的消噪算法。本文将MCF引入到地震信号消噪中,提出了一种基于MCF的汽车干扰消除算法,并设计对仿真信号和实际信号的消噪试验。仿真试验中,MCF消噪性能优于最优小波基算法,而在实际信号消噪中,MCF算法性能优于IIR数字滤波器,与改进最优小波基方法相当。     

多点激励振动试验控制技术进展

多点激励振动试验由于能更加真实地模拟实际振动环境而被越来越多的人所重视,成为振动环境试验发展的趋势.阐述了多点激励振动试验系统基本控制原理,并对时域波形复现的关键技术迭代算法和驱动信号重叠连接,以及频谱再现的关键技术反馈修止算法和时域随机化技术进行了介绍.最后对多点激励振动试验控制技术进行总结与展望.     

免疫支持向量机复合故障诊断方法及试验研究

研究了传统分类算法在故障诊断中的不足,融合人工免疫系统中的实值否定选择(RNS)算法和支持向量机(SVM)算法提出了一种复合的故障诊断方法。在新方法中使用RNS算法产生检测器(非己集合)当作故障样本,这些样本再作为SVM算法的输入进行训练,这样就能解决分类算法所面临的训练样本不足的难题。轴向柱塞泵发生故障时,由于滑靴对斜盘冲击产生的振动信号被高频谐振信号调制,通过小波簇包络解调方法将调制信号解调出来,然后对包络信号用小波包分解子带特征能量法进行特征提取。最后用轴向柱塞泵多松靴和配流盘磨损多故障模式样本进行诊断测试,正确率可达90%以上,验证了复合诊断方法的有效性。     

实复转换式衰减信号参数估计算法

为抑制衰减实信号中负频率成分对参数估计的影响,提出一种实复转换式参数估计算法。预估计采样信号频谱能量最大值点的索引值;构造只含有负频率成分的参考信号,并将采样信号和参考信号相减实现实复转换,以抑制负频率频谱泄漏的影响;利用频谱两点插值算法得到频率偏差、衰减因子和复幅值的粗估计值,并重新生成参考信号和复信号;通过迭代计算得到精确的频率、衰减因子、初幅值和初相位估计值。以频率估计为例的仿真实验结果表明:所提算法可有效地抑制负频率频谱泄漏的影响,提高中高信噪比条件下的频率估计精度,特别是信号频率较低时的频率估计精度,提升了频率估计的综合性能。此外,在科氏流量计中进行了实测实验,检验了所提算法的有效性。     

基于稀疏信号功率迭代补偿的矢量传感器阵列DOA估计

针对现有稀疏信号功率迭代算法对方位相近目标分辨概率与估计精度较低问题,提出了一种稀疏信号功率迭代补偿的矢量传感器阵列波达方向(Direction of Arrival, DOA)估计方法。基于稀疏信号补偿原理和加权协方差矩阵拟合准则,构建了关于稀疏信号功率与补偿权重的目标函数。推导了稀疏信号功率迭代更新表达式的闭式解。通过对稀疏信号功率进行谱峰搜索获得DOA估计值。理论分析表明,所提算法通过对离散网格点上的信号功率进行补偿提高了方位相近目标的分辨率概率与估计精度。仿真结果表明,相较于经典子空间算法与现有稀疏功率迭代算法,所提算法对方位相近目标具有较高的分辨概率与估计精度。     

胀板区段的高低不平顺时频特征及其评估方法

高速铁路无砟轨道的胀板病害是轨道服役性能劣化的最主要表现之一。利用轨检数据,分析了高低不平顺的时域波形与频率分布特征,得到了胀板病害的6.45 m高低不平顺波长特征。基于小波理论,采用离散小波的Mallat算法提取6.45 m所在高低不平顺波长区间的样本特征数据。给出了胀板指数计算方法,建立了高速铁路无砟轨道胀板病害的检测方法。通过算例对文中所提算法的适用性和准确性进行验证。结果表明:由结构性胀板引起的高低不平顺具有明显的温度效应;利用该病害检测算法计算结果与现场病害资料对比,准确率达到80%以上,可有效地实现无砟轨道胀板病害的定位与检测,为我国高速铁路无砟轨道养护维修提供一定的技术支持。     

基于本征时间尺度分解和变量预测模型模式识别的机械故障诊断

基于变量预测模型的模式识别(variable predictive model based class discriminate,VPMCD)方法是一种充分利用特征值之间相互内在关系进行多分类模式识别的新方法。对VPMCD算法进行了研究,并采用交叉验证法来选择VPMCD模型。针对机械故障振动信号的特征值之间的相互内在关系,结合本征时间尺度分解(intrinsic time-scale decom-position,ITD),提出了一种基于本征时间尺度分解和VPMCD的机械故障诊断方法。该方法首先利用ITD方法将原始信号分解若干个PR(proper rotation,PR)分量,然后提取第一个PR分量的无量纲时域统计参数组成特征向量,最后采用VPMCD方法进行机械故障诊断。通过滚动轴承故障诊断实验验证了该方法能有效地应用于小样本多分类机械故障诊断。     

基于频域ICA的语音特征增强*

为了降低卷积噪声对语音特征所产生的影响,提高语音识别正确率,文章提出了一种基于频域ICA（Independent Component Analysis,独立分量分析）的语音特征增强算法。该算法首先使用频域ICA方法作对噪声进行估计,然后在倒谱域内将带噪语音信号的短时谱减去所估计噪声的短时谱,最后根据去噪后语音信号的短时谱计算美尔倒谱系数（MFCC）作为特征参数。在仿真和真实环境下的语音识别实验中,本文所提出的语音特征参数相比较传统的MFCC其识别正确率分别提升了38.2%和35.8%。实验结果表明本文所提算法能够较好地解决卷积噪声环境下训练与识别特征不匹配的问题,有效提高了语音识别系统的识别正确率。     

一种改进的窄带信号降噪算法及其应用

提出一种改进的基于FFT窄带信号频域降噪算法,并研究了其在宽带信号分段滤波中的应用。针对传统的基于FFT窄带信号频域去噪方法的不足,首先估计出信号频率与量化频率点的偏离程度,然后对信号进行频移,使信号频率尽量接近量化频率点,再进行频域滤波,并对滤波后信号逆向频移恢复原信号。最后,采用这种基于频移的窄带信号降噪算法对宽带信号进行分段滤波处理。Matlab仿真表明,改进的算法在不同的频率段内性能,且明显优于传统的窄带信号频域去噪算法。     

一种改进的盲解卷积算法在轴承声学诊断中的应用

针对时域盲解卷积算法滤波器长度估计困难的缺点,提出一种基于遗传算法优化的改进算法。该算法利用遗传算法搜索最佳时延,解决了盲解卷积结果不确定问题,并改进了信号分量的聚类指标,采用峭度作为独立分量间距离测度,提高了信号分量聚类的准确性,获得了可靠的估计信号。计算机仿真和实际环境中故障轴承声信号提取实验验证了该算法的有效性。     

应力卸载过程砂岩应力波传播及衰减特性试验研究

由于岩体开挖卸载和原岩应力重新分布的复杂性,围岩体通常处于复杂的应力卸载环境中。为研究应力卸载过程砂岩应力波的传播及衰减特性,设计了长径比L/D≈65的条形试件,利用动静组合加载装置进行了不同轴向卸载应力下的小扰动撞击试验,测得了不同测点处的砂岩应力波信号,研究了不同卸载应力对应力波波形、纵波波速值、波峰的时空衰减规律、波峰及波峰衰减速率等的影响,并建立了经验规律模型。研究表明:砂岩是否具有卸载应力对应力波波形具有显著影响;随应力卸载,纵波波速呈“近似线性+非线性”衰减,波峰及其衰减率均呈指数变化;随距离和时间增加,波峰均呈指数衰减,且不同应力卸载阶段波峰的时空衰减具有不同敏感性;研究结果对爆破开挖条件下深部工程岩体稳定性分析提供了重要的理论参考。     

A numerical model for wave scattering problems in infinite media due to p- and sv-wave incidences

Based on elastic wave motion theory and the superposition concept, a numerical model for wave scattering problems in infinite media due to P-wave and SV-wave incidences is presented in this paper. Since this model is based on a coupled system of finite and infinite elements for simulating wave propagation in infinite media, the complexity of geometry and the variability of material properties in the foundation can be realistically simulated. Through a systematic study of the characteristics of a plane harmonic P-wave and SV-wave incidences on a fixed boundary, the concept of stress increase factors and stress factors which can be used to calculate the generalized stresses on the wave input boundary due to the SV-wave and P-wave incidences is also proposed. The effects of incident wave mode, incident angle and Poisson's ratio in the foundation on the stress increase factors and the stress factors have been studied in detail. Finally, the proposed model has been applied to a half-plane foundation and a semi-circular canyon to calculate SV-wave and P-wave scattering problems. The numerical results obtained show good agreement with the theoretical results and Wong's analytical results.     

基于频域法的深水钻井隔水管波激疲劳分析

Wave-loading fatigue failure is one of main failure modes of deepwater drilling riser. Wave-loading fatigue analysis of riser provides guidance for fatigue design and management of riser in order to increase its service life. Methods for analyzing wave induced vibration and fatigue were established in frequency domain. Solver for riser fatigue calculation was developed based on MATLAB software. Wave-loading fatigue of the riser system in the South China Sea was calculated in frequency domain and compared with calculated fatigue based on time domain method. The results show that dynamic analysis of riser in frequency domain reaches convergence after several iteration steps. Compared with time domain method, frequency domain method enhances computation efficiency greatly. The response of riser system is a wide-band process so rainflow correction coefficient should be used in calculating riser fatigue. The wave-loading fatigue damage of riser in frequency domain is almost same with that in time domain. Riser fatigue analysis method proposed in this paper can be used for inertial fatigue analysis.     

毫米波大规模MIMO系统波束选择方案的设计

针对毫米波大规模MIMO系统采用全数字预编码时,所需射频链路数量过多而导致能量消耗高的问题,提出了一种基于透镜的波束选择方案。该方案首先通过分析用户受干扰的可能性,将所有的用户分为干扰用户组和非干扰用户组,然后对于非干扰用户,直接利用最大功率准则进行波束选取,而对于干扰用户,则通过低复杂度增量算法选择合适的波束使系统和速率最大化。仿真结果表明,在有效减少系统所需射频链路数量和降低计算复杂度的基础上,该方案的系统和速率能够达到接近全数字预编码方案的水平,并且能够获得更高的能量效率。     

卷积完全匹配层在二维声波吸收流体介质中的有限元计算

将基于复坐标变换和复频移扩展坐标变量的卷积完全匹配层Convolution Perfectly Machted Layer (CPML)引入到二维吸收流体介质声波方程的有限元(FEM)计算中,其作为一种吸收边界条件应用在了数值计算的边界截断上。与传统的PML相比,CPML的优势在于它不需要把场方程分裂开,使待求解方程的数目减少,并使其具有更好的稳定性和更高的吸收性能。文中给出了二维吸收声波的频域和时域CPML方程,并在有限元计算软件COMSOL中完成数值计算。结果表明,CPML边界层能有效吸收损耗流体介质中的声波,能有效衰减了进入其中的声场能量。     

风时程模拟的高效高精度混合法

结合谐波叠加法(Weighted Amplitude Wave Superposition,WAWS)和自回归方法(Auto Regressive,AR)的优点,提出高效高精度新型混合法。在频域上开窗,将计算定义域划分为局部定义域。推导了应用于AR方法的Levison-Durbin矩阵递推公式,提出利用ACI准则判断最佳回归阶次。利用该混合法对大跨空间结构风速时程进行模拟。计算显示在保证计算精度下,该方法风速时程的模拟效率是谐波叠加法的数十倍;计算精度与自回归方法相比亦显著提高,且易于收敛。     

成层介质中平面内自由波场的一维化时域算法

提出了一种弹性水平成层半空间中平面内波动斜入射时自由波场时域计算的一维化有限元方法。首先,基于弹性波在斜入射情形下的传播特点对计算区域进行自动虚拟网格划分。然后将集中质量有限元法和中心差分法相结合建立节点的二维运动方程组,并根据采用的离散化准则和显式有限元法的特点将其转化为一维方程组。求解此方程组,即得到自由场中竖向一列节点的运动。最后根据行波的传播规律得到全部自由波场。以P波为例给出了理论分析和数值算例。结果表明,该方法不仅简单实用,而且具有较高的精度和良好的稳定性。     

A robust time‐space formulation for large‐scale scalar wave problems using exponential basis functions

In this paper, a new effective boundary node method is presented for the solution of acoustic problems, directly in time domain, using exponential basis functions. Unlike many other methods using boundary information, the final coefficient matrix is sparse. The formulation is well suited for domains whose extent is relatively larger than the distance traveled by the acoustic wave in an increment of time. The exponential basis functions used satisfy the time‐space governing equation. This helps to choose a relatively large time increment and a moderate number of boundary points, which leads to reduction of computation time. The computation is performed incrementally using a weighted residual in time. Through a series of numerical examples, it is shown that the method, when combined with a domain decomposition strategy, is effectively capable of solving various 1‐ to 3‐dimensional acoustic problems.     

OFDM系统符号定时精同步研究

基于时域的帧同步估计算法在通过高斯信道和多径衰落信道时,其时间测度由于循环前缀的影响有峰值平台,难于准确的判定帧到达的时刻。文中提出了一种低复杂度的符号定时估计算法,利用简化的时间测度函数检测峰值来实现同步。分析了该算法的性能,并在各种信道中进行了性能分析,给出了了仿真结果。结果表明,该算法具有较高的精度和较低的计算复杂度。     

Near point-source longitudinal and transverse mode ultrasonic arrays for material characterization

Specially constructed near point-source ultrasonic transducers (0.75 MHz) were designed to preferentially stimulate and receive the one longitudinal (P) and two transverse (S) propagation modes. Arrays of these transducers were placed on a rectangular prism of common soda-lime glass, which served as an ideal homogeneous, isotropic medium, to evaluate the uncertainty of a newly developed phase velocity measurement method. Through the use of the Radon transform, the data were transformed from the offset-time (x-t) domain to the intercept time-horizontal slowness (τ-P) domain. From the shape of the curves in the τ-p domain, the phase velocity of the propagating waves may be determined for a range of directions. The phase velocities determined using this method were accurate for incidence angles up to 76°, 64° and 77° for the P, SV, and SH wave modes, respectively. Phase velocities of 5724±64, 3411±30, and 3467±15 m/s were determined for the P-wave, SV-wave, and SH-wave modes, respectively. This agrees with the direct transmission P-wave and S-wave velocities of 5690±60 and 3440±26 m/s, respectively, to better than 1%