双极性阈值叠加及分段线性拟合方法消除低频噪声研究

尖峰干扰和直流漂移的存在严重影响低频电磁法数据的质量及解释结果的可信度.在双极性叠加(次数为N)方法压噪失效的情况下,针对尖峰干扰及非线性漂移的特点,基于双极性叠加方法提出双极性阈值叠加和分段线性拟合的方法去噪.仿真结果表明,双极阈值叠加方法可以有效消除尖峰干扰,阈值M为0.1时,误差在0.12V左右,信噪比可提高N(1-M)倍.对低频非线性直流漂移,采用分段线性拟合方法去噪,可使功率谱逼近真实谱的误差在1%左右,满足实际应用要求.双极性阈值叠加压制和分段线性拟合压噪方法简单灵活,压噪效果明显,为低频电磁弱信号的提取提供了解决方法,同时为低频噪声的压制奠定了研究基础.     

超低频天线设计中的运动感应噪声研究

为进一步改善超低频天线收信性能,建立了磁场天线的理想振动模型,分析了天线灵敏度设计对运动感应噪声的影响,详细推导了均匀灵敏度天线的运动感应噪声功率谱,并在相同条件下与抛物线型灵敏度天线作对比,对比结果表明,2种天线在不同频率和天线长度下诱发的噪声强度不同,但均匀灵敏度型天线诱发的噪声始终要多于抛物线型灵敏度天线。通过优化配置线圈的电磁结构,给出了实际天线灵敏度的设计方法。针对运动感应噪声功率谱影响较大的横向力分布谱密度,通过多项式拟合和指数拟合的方式设计了新的表达式,利用该表达式进行仿真实验,并在不同天线长度和潜艇航速下,与目前主流的横向力分布谱密度函数进行对比分析。仿真结果表明,数据拟合得到的运动感应噪声谱密度随着天线长度的增加而降低,随着潜艇航速的加快而增大;指数拟合方式诱发的运动感应噪声强度与主流表达式诱发的强度基本一致,多项式拟合方式诱发的运动感应噪声相对较低。     

地震信号的时域模拟

目前获得的地震波数据大都是以加速度时程形式给出的,直接积分获得的速度时程和位移时程往往存在着明显的基线漂移现象．简便的时域优化校正算法是一种较好的选择．提出了一种分步时域校正法．首先基于最小二乘法以三阶多项式形式来拟合加速度的非零曲线,对原始加速度时程做基线预校正处理;其次对于校正后的积分速度和位移曲线仍存在的长周期基线波动问题,将校正后的加速度曲线代入单自由度系统地震反应递归公式,从而生成地震波的速度时程和位移时程．该方法原理简单,实施方便,而且能够很好地消除速度波和位移波的漂移现象．     

分段拟合中消除段外模态影响的方法

在整体正交多项式识别法的基础上，介绍了在分段拟合中消除段外模态影响的方法，通过对拟合频段外的低阶和高阶模态的分析和处理，提出用邻近拟合段前后两个频段中的模态来修正频响数据，并建立了曲线拟合模型，将该方法识别的结果与不考虑段外模态影响方法识别的结果相比较，结果表明该方法具有较好的计算精度。     

直流漂移对PGC解调结果的影响

在实际的相位生成载波（简称PGC）解调输出中，直流漂移会使解调结果产生失真．为此，对其影响进行了理论分析，并对分析的结论进行了仿真验证，研究了实际数字化实现PGC解调原理中消除这种影响的方法．结果证明，用软件算法和硬件高通滤波电路都可以有效地降低直流漂移的影响．     

基于频域和时域法的电池包随机振动疲劳计算对比研究

针对频域法和时域法在随机振动疲劳计算中的适用性问题,以某型号电池包为研究对象,综合研究了2种方法的计算精度和计算效率.首先,建立电池包有限元模型,并通过模态试验进行验证;其次,以国标GB 38031―2020加速度功率谱密度（PSD）载荷谱作为频域载荷输入,并利用傅里叶逆变换技术将其转换为加速度时域载荷;最后,分别基于频域法和时域法计算电池包的振动加速度、应力和疲劳寿命,并进行了计算精度、效率的对比分析和精度的试验验证.结果表明,在电池包总振级和应力均方根值（RMS）方面,频域法和时域法计算结果相近,相对误差小于16%;在加速度和应力峰值方面,频域法“3σ”计算结果与时域法差距较大,若采用“4σ”或“5σ”原则,计算结果与时域法相近,相对误差小于15%;在振动疲劳方面,频域法计算寿命约为时域法的3~6倍,主要原因包括Dirlik模型和应力响应PSD谱差异,其中Dirlik模型造成的差距小于1.5倍;在计算效率方面,频域法比时域法高约134倍.试验数据表明,时域法计算精度更高,适用于结构危险位置振动疲劳的精确计算,而频域法计算效率更高,适用于结构危险位置的快速预测.     

腐蚀研究中电流阶跃法的频域分析

为了发展钢筋混凝土中钢筋锈蚀状态的快速测量方法，将基于时域分析的电流阶跃法所得结果与腐蚀电化学研究中测量腐蚀状态常用的、基于频域分析的交流阻抗谱法所得结果进行了比较，从理论上讨论了两者的关系，推导了基于Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的转换公式。研究发现电流阶跃法在ｔ／（ＲＣ）＝０～５时间区段内测得的数据，通过计算可以得到交流阻抗谱法测量结果中的低频部分的信息，计算误差小于４％。因而，电流阶跃法在几ｍｉｎ内测得的信息量与交流阻抗谱法几ｈ测量的信息量相当。     

高精度重力加速度的求法

为了进一步提高单摆测重力加速度的数据拟合精度,基于最小二乘法原理,用线性拟合法分别与指数拟合法、对数拟合法、幂函数拟合法及多项式拟合法结合使用的方法,获得了不同精度的重力加速度拟合值。计算结果表明:采用线性拟合法分别与指数拟合法、对数拟合法、幂函数拟合法结合使用时的数据拟合精度均比直接采用一次线性拟合法低;采用线性拟合法和多项式拟合法结合使用时的数据拟合精度比直接采用一次线性拟合法高;采用线性拟合法和多项式拟合法结合使用时的数据拟合精度随着多项式拟合次数的增加先提高后降低,出现了龙格现象。     

相互作用分析中地震动输入长周期校正研究

由于长周期误差信号的影响．仅通过直流分量滤波处理地震加速度记录,积分获得的地震波位移时程曲线仍存在很严重的零线飘移现象．通过利用最小二乘法构建原始加速度均值的二次多项式拟合曲线,提出了简便的加速度记录长周期误差时域校正法,在几乎不改变地震加速度频谱主要性质的前提下,很好地改善了加速度记录的积分性质．具体的工程应用验证了其有效性．并显示在大跨度结构-地基动力相互作用时域分析中,地震波输入位移时程对结构总体响应有着明显影响。     

GPS卫星钟差分析、建模及仿真

卫星钟差是卫星导航系统中的一项重要误差源,本文根据IGS观测数据分析GPS卫星铷钟和铯钟的噪声特性,并对星钟误差进行建模和仿真.首先采用修正Allan方差表征和分析了GPS卫星上不同种类原子钟随机噪声的时域特性;然后基于最小二乘分段拟合确定了卫星钟差确定性分量的时差、频差、线性频漂参数值;对于多项式拟合后的残差部分,利用随机噪声幂律谱模型建立了随机性分量误差模型;最后利用修正Allan方差反演的方法模拟产生了各噪声分量的独立随机序列并进行合成;对合成序列与原始数据进行了对比分析以验证本文所提出建模与仿真方法的正确性.     

基于EMD和最小二乘法的零漂处理方法研究

针对实测侵彻过载数据中存在的零漂问题,提出了一种零漂数据处理方法. 基于经验模态分解法提取信号趋势项部分,再以侵彻结束后的零漂趋势作为侵彻过程的零漂趋势,采用最小二乘法拟合后,分段完成修正处理. 用该方法对过载数据进行去除零漂处理,得到弹体过载的一次积分速度与实测速度的最大误差为4.88%,二次积分位移与实测行程的最大误差为9.41%. 研究表明:该方法消除过载数据的零漂准确有效,可以为计行程自适应起爆方式提供有效信息.      

非参数趋势项时间序列自协方差函数的变点检测

本文主要考虑带有非参数趋势项时间序列的自协方差函数的变点检测问题.本文采用局部多项式对趋势项进行拟合,并对去除趋势项后的时间序列,通过累积和(CUSUM)统计量进行变点分析.在GMC条件及一些正则性假设下,我们讨论了检验统计量在原假设和备择假设下的渐近性质及检验的相合性.实证方面,我们运用0-5阶的局部多项式分别对带有AR(1)误差的模型进行估计,并进行变点检测.通过检验水平和经验功效的比较分析,验证了有限样本下检验方法的有效性.     

一种时序数据多项式拟合加速方法

考虑到时序数据自身特点,特别是针对周期采样的时序数据,本文提出一种多项式拟合加速方法,讨论了平均分段和非平均分段两种情况下时序数据多项式拟合方法,通过重复利用部分矩阵的中间计算结果,大幅提高了多项式拟合的计算速度.实验结果表明,对于周期采样数据,该方法在平均分段和非平均分段时最多可分别获得约28倍和17倍计算加速.      

精密PSD微位移在线测量系统

为了满足工业现场微位移测量的精密性实时性和可靠性要求,设计并制作了位置敏感器件（PSD）激光微位移测量系统.系统将调制带通滤波峰值检测等信号处理技术运用于激光三角法中,并利用PSD信号单通道处理方式,提高了系统的抗干扰能力.同时,系统采用自适应控制方法改变激光的调制频率,从而调整电信号的增益系数以适应各种测量对象.实验表明,在没有滤光片的情况下,系统有效地消除了背景光和暗电流的影响,测量频率最高可达2,kHz,分辨率达到0.035%,稳定性误差小于0.090%,线性度好于1.2%,大大降低了温漂的影响.     

数据似合分析

在MEMS器件中,经常涉及到它的力学性能.对实验测得的数据,通过对非线性部分做基于Mtlab的最小二乘法的多项式拟合和BP神经网络逼近,得到如下结论：最小二乘法多项式拟合的误差较大,拟合精度低,而BP神经网络逼近误差小,精度高.同时最小二乘法拟合的多项式次数不同逼近的误差也有所不同.     

去滑动均值趋势的DeWijs模型多重分形特征分析

运用去滑动均值算法,探讨了De Wijs模型的多重分形特征。结果显示,趋势波动函数Fq(s)与尺度s具有较好幂律关系,Hurst指数h(q)与标度函数τ(q)都是随q变化的非线性函数,且随着富集参数d的增大,多重分形谱f(α)曲线跨度越大,指示多重分形特征越明显。这表明去滑动均值算法是识别De Wijs模型的多重分形特征及区分其分形强度的有效方法,可为进一步应用于实验数据的非线性特征分析提供理论指导。     

最小二乘曲线拟合在光纤光栅波长解调中的应用研究

本文在分析光谱解调中心波长检测的基础上,从最小二乘法基本原理出发进行曲线拟合,结合实验数据实例,构造一个最佳通用多项式光谱拟合模型,再利用得到的函数关系实现对乙炔吸收光谱中各中心波长的曲线拟合与仿真,降低中心波长飘移,提高检测精度。     

小波变换方法在地震资料去噪和提高分辨率中的应用

以小波变换为基础进行了叠前资料的面波去除处理．从分频处理的思路出发，研究了小波变换ＦＸ域拟合去噪．借鉴二维ＦＫ编程原理，实现了二维小波的快速算法，给出了噪声在二维小波变换域中的不同特征，进行了相应的处理．在小波变换域中，运用能量补偿方法提高了资料的分辨率