基于Multisim软件分析非正弦周期信号

在《电工基础》课程中，非正弦周期信号的合成与分解，由于受到实验室及场地的限制，无法随堂做演示实验，虽然可以利用作图将不同频率正弦量进行叠加，合成非正弦周期量。但不够准确和直观；利用数学知识将非正弦周期量分解成不同频率正弦量的叠加的讲解有一些难度．     

一种基于示波器触发功能频率测量新方法

示波器两通道输入两路信号,通道1输入未知信号,通道2输入已知信号,扫描方式选择在锁定模式,触发选择置于通道2,垂直方向显示选择通道1,调节已知信号频率,最大能使未知信号稳定下来的频率即为未知信号的频率。简化了频率测量操作,在实际应用中具有极大的参考价值。     

光载波条纹图的计算机辅助分析——阶梯形虚拟光栅解调法

本文提出一种两维光测条纹图的相位测量技术--阶梯形虚光栅解调算法。此法只需要获取一幅光载波条纹图,由计算机产生两个由N(整数)个象素构成、透射函数呈阶梯形分布、彼此间有一定相位差的两个虚光栅(参考信号),通过在整数域的运算实现对条纹图和虚光栅的相乘型叠加,低通滤波后得到两个相位差已知的叠栅函数,然后从两个相差为已知值的正弦信号中提取相位信息。理论分析和计算机模拟表明,具有相当高的测量精度,计算简便快捷。文中还给出了阶梯虚光栅解调法在投影光栅法三维形貌测量中的应用实例。     

高斯噪声和弱正弦信号驱动的时间差型磁通门传感器

提出了一种利用高斯噪声和弱正弦信号共同驱动的新型时间差型磁通门传感器.根据软磁材料双稳态特性及其Fokker-Planck方程推导了跃迁率的表达式.利用数值仿真的方法,研究了跃迁率和外磁场、激励磁场、噪声强度之间的关系.通过将周期变化的跃迁率信号转换为方波信号,建立了方波高低电平时间差与外磁场之间的关系,并推导了传感器灵敏度的表达式.研究表明,在一定的偏置磁场下,传感器灵敏度与激励磁场的幅值以及频率成反比,量程和激励磁场的幅值成正比.对所设计±10.7A/m量程的传感器样机进行了测试,传感器最小灵敏度为9.8696 ms/(A/m),可用于准静态微弱磁场的检测.     

关于串联弹簧振子的研究

利用微分方程和拉普拉斯变换研究串联弹簧振子系统的运动规律,推导其运动方程,分析频率分量以及波峰-波谷比的极值条件.串联弹簧振子系统运动是若干正弦运动的叠加,频率分量的个数等于串联的弹簧个数,在某些条件下这些频率分量还会趋于相等.     

正弦周期信号微扰实现的混沌控制

研究了用正弦周期信号对非线性系统变量进行微扰，从而实现混沌控制的方法。研究结果表明，当外加周期信号的频率落入混沌系统的频带内，且微扰强度足够大时，可使混沌系统出现稳定的周期解。     

利用数字示波器演示简谐振动的叠加

用时间的单一谐和函数,即一个余弦或者正弦函数描述的简谐振动,是物理学中最简单、最基本的振动。利用数字任意波信号发生器和数字示波器,分别演示了同方向同频率、相互垂直的同频率以及同方向不同频率的两个简谐振动的合成。在教学过程中通过上述直观演示,有助于学生对简谐振动中振幅、周期、频率以及相位等基本概念的认识,同时对振动的叠加也有更深入的理解。     

拍演示实验的改进

两个频率相近的等幅正弦波叠加后，产生一种新的波形，振幅和周期发生了变化.如果是用电路方法产生的电信号，可以用示波器观察到.如果频率较低，在音频范围，把两个音频信号分别接在两个压电扬声器上，可以听到忽强忽弱的嗡声.嗡声强时正是拍频根幅大时.调整某一信号源的频率，拍频频率就发生变化.振幅之所以发生周期性变化是两个信号的周期不同，相位差在周期性变化的结果.例如相位差为0时两个正弦波信号幅值相加振幅最大，当相位差为。时，两信号幅值相加振幅为0.为了使这相位差关系能显示出来，使演示内容更充实，在原实验的基础上增加…     

用计算机模拟波形的傅里叶分解

对“一个非正弦周期函数可以用一系列频率成整数倍的正弦函数来表示”的结论利用微机进行了模拟，可以清楚地看到正弦波中由傅氏级数中各项决定的基波及谐波的图形，及一系列频率成整数倍的正弦波叠加而得的非正弦周期波。     

同步加速器Barrier Bucket高频电压的研究

同步加速器Barrier Bucket高频系统用于克服空间电荷效应的影响,并对束团进行预压缩从而实现束团的多次累积来提高束流的流强。实现Barrier Bucket束流多次累积,要求在同步环高频加速腔上产生一个单正弦电压信号。针对单正弦波形的特点,讨论在同轴加载腔上产生该电压波形的方法和条件。通过对单正弦信号的频谱分析得出信号对加速腔高频系统的带宽要求,运用等效并联电路的方法并将同轴加载腔作线性时不变近似,求出输出的腔体电压与输入的激励电流间的关系。Barrier Bucket电压信号对加速腔整个高频系统的带宽要求至少应为单正弦频率的两倍。输入的激励电流为单正弦信号的基础上叠加上一个直流脉冲偏置,偏置大小为腔体Q值。最后,根据分析的结果在兰州重离子加速器冷却储存实验环（CSRe）高频系统的铁氧体加载腔和新研制的磁合金加载腔系统上进行测试,并对测试结果作相关讨论。     

基于粒子滤波的单通道正弦调频混合信号分离与参数估计

以单通道正弦调频(SFM)混合信号为研究对象,提出了基于粒子滤波的正弦调频混合信号分离与参数提取方法.针对正弦调频混合信号频率无跳变的特征,提出了一种基于粒子滤波的相位差解混叠算法,并通过源信号相位差解决了本算法中粒子滤波高维状态空间降维问题,提出了一种适合高维状态空间的似然函数模型,比较固定长度粒子估计值和真实值误差,进而准确衡量粒子权重.通过在重采样后引入MCMC转移,解决了静止参数下粒子多样性降低问题,有效提高粒子滤波迭代收敛速度.从而在先验知识仅已知信号调制方式的情况下,完成对单通道正弦调频混合信号的参数提取,并通过重构信号完成正弦调频混合信号分离.最后通过仿真分析发现,该方法能够有效的实现正弦调频混合信号的分离与参数估计.     

声光双稳系统中的混沌调制效应

由声光双稳系统的迭代模型出发,构造一种具有外部正弦信号调制的动力学系统,并数值研究声光双稳系统的混沌态在正弦调制下的动力学行为．结果表明,在正弦信号的调制下,系统状态呈现出间歇性混沌及多种演化模式,且随着调制幅度的增大,某些演化模式在一个调制周期内的出现次数增大,系统第一次出现周期窗口所需的迭代次数减小,系统状态的包络振幅增大．另外,调制频率的改变不影响系统的动力学性质,只改变系统演化模式的出现频率. 关键词：     

纳秒脉冲下变压器油中闪络光信号特性

 对变压器油中闪络过程的光信号特性进行了分析。在预闪络阶段,光信号呈现出脉宽为2~4 ns,幅值为30~50 mV的不规则脉冲;临近闪络阶段,光信号频率更高,脉宽为1/2~1/3 ns,最高幅值也增长到约70 mV;在闪络阶段,光信号波形呈现出1个波峰或者2个波峰的形状,幅值差异显著。光信号的形状预示了闪络中流注通道的发展过程及流注通道中粒子的变化。分析表明：光电离是纳秒脉冲下变压器油中闪络的重要因素。     

利用Duffing系统周期跳跃的弱超声导波识别

在超声导波检测中,由小缺陷产生的弱回波信号有可能淹没在噪声信号中从而造成漏检风险,通过分析Duffing系统随策动力幅值变化的分岔特性,获得了系统发生周期跳跃的临界状态,将与策动力同频率的弱回波信号作为干扰项叠加到Duffing系统临界状态中,相当于改变了策动力的幅值,从而引起临界状态的周期跳跃,依据系统的周期跳跃实现了弱超声导波回波信号的识别。进一步研究发现,超声导波导致策动力幅值增加或减小取决于截取信号与策动力的相位差,且两者之间互为异相位,同周期内近似相差π。以此构造了小尺度周期态和大尺度周期态两种检测模型,并利用仿真信号和实验信号检验了检测模型识别弱导波信号的有效性,同时对比了两种检测模型的抗噪声干扰能力,结果表明小尺度周期态检测模型具有结果唯一、抗噪声能力强的优点,该方法可有效的提高超声导波检测小缺陷的灵敏度。      

α稳定噪声下一类周期势系统的振动共振

将多个低频微弱信号、高频信号和加性α稳定噪声共同激励的一类周期势系统作为研究模型,以平均信噪比增益(MSNRI)为性能指标,对α稳定噪声环境下周期势系统中的振动共振现象进行了研究,分别探究了α稳定噪声的特征参数α、对称参数β、加性噪声强度放大系数D、高频信号幅值B以及频率?对振动共振输出效应的影响.研究结果表明:1)在不同分布的α稳定噪声环境下,固定频率?(或幅值B),当幅值B(或频率?)逐渐增大时,MSNRI-B(或MSNRI-?)曲线出现多个峰值,即存在多个B区间(或?区间)可诱导振动共振,并且这些区间不会随噪声分布参数α或β的变化而变化;2)当加性噪声强度放大系数D发生变化时,幅值B和频率?的共振区间没有随着D的变化而变化,表明只有高频信号能量向待测低频信号转移,噪声能量并没有向待测低频信号转移.另外当幅值B、频率?固定时,随着D的逐渐增大,依然可以实现微弱信号的检测,表明振动共振可以克服工业现场噪声强度不可调控的缺点.本文研究结果提供了一种新的微弱信号检测方法,在信号处理领域有着潜在的应用价值.     

不同周期信号激励下分数阶线性系统的响应特性分析

研究了含分数阶导数阻尼的一类线性系统在不同周期信号激励下系统的响应问题.首先在简谐信号的激励下,利用谐波平衡法得到了系统响应的近似解,这一结果和已有文献(申永军,杨绍普,邢海军2012物理学报61 110505)的结果完全相同,但本文的求解过程大为简化,而且本文进一步扩展了分数阶导数阻尼微分阶数的取值范围.接着,利用傅里叶级数展开法和线性系统的叠加原理,求得了一般周期信号激励下系统响应的近似解,并以周期方波信号和周期全波正弦信号为例进行了说明.本文的结果表明,分数阶导数阻尼的微分阶数影响系统响应中各阶谐波的共振频率和共振振幅.系统响应的幅值与分数阶导数阻尼的微分阶数之间的单调关系主要受外激信号频率的影响.除解析分析外,本文还用数值模拟对相关结论进行了验证,两种结果符合良好,表明本文的分析方法是可行的.     

周期信号调制色泵噪音驱动下单模激光光强关联函数的时间演化特性

采用周期信号调制色泵噪音驱动的单模激光模型,运用线性化近似方法研究了单模激光系统光强关联函数C(t)随时间的演化关系,分析了调制信号的振幅B、频率Ω等对光强关联函数随时间演化的影响.发现在泵噪音自关联时间τ<<1的情形下,随着调制信号频率Ω、振幅B的增加,C(t)随时间的演化为单调衰减;在τ>>1的情形下,随着调制信号频率Ω、振幅B的增加,C(t)随时间的演化均为周期性振荡衰减.     

周期信号调制色泵噪音驱动下单模激光光强关联函数的时间演化特性

采用周期信号调制色泵噪音驱动的单模激光模型,运用线性化近似方法研究了单模激光系统光强关联函数C(t)随时间的演化关系,分析了调制信号的振幅B、频率Ω等对光强关联函数随时间演化的影响. 发现在泵噪音自关联时间τ>>1的情形下,随着调制信号频率Ω、振幅B的增加,C(t)随时间的演化为单调衰减;在τ>>1的情形下,随着调制信号频率Ω、振幅B的增加,C(t)随时间的演化均为周期性振荡衰减.     

基于二进制编码条纹的三维测量方法

提出一种二进制编码条纹代替正弦条纹的方法,以降低三维测量系统的非线性误差。首先,通过对传统正弦条纹一个周期内呈正弦变化的光强值进行二进制编码,将所有二进制编码的每一位分别组合生成二值条纹,投影到被测物体表面。然后,将采集到的多幅二值条纹进行叠加,生成正弦条纹。最后,结合四步相移技术,并使用互补格雷码辅助相位展开进行实验验证。实验结果表明,所提方法相比于传统四步相移方法可以有效降低非线性伽马效应导致的相位误差,提高测量精度。对直径为50.8140 mm的高精度标准球进行测量,所得的局部点云与拟合标准球的平均距离为0.0697 mm。     

基于麦克斯韦方程的交变电流长螺线管磁场

为了分析方波驱动长螺线管内磁场畸变机理,利用麦克斯韦方程研究了螺线管内外的磁场分布情况。首先,利用麦克斯韦方程,分别建立了正弦波驱动螺线管内外电场、磁场模型,并结合安培环路定律和电磁感应定律选取了合适的边界条件,得到了正弦波驱动长螺线管的磁场分布;其次,通过傅里叶变换将方波信号变换为多个正弦信号叠加的形式,从而得到了方波驱动长螺线管磁场分布;最后,通过仿真试验重点分析了方波驱动信号频率对磁场的影响,并得出结论:方波驱动长螺线管磁场波形会失真、畸变,驱动信号频率较低、距离螺线管轴线距离较近处,磁场的方波特性较好。