现代谱分析在识别脉动信号中的应用

功率谱密度被广泛地应用于分析平稳时间序列,随着现代谱分析技术的发展,经典谱分析技术的缺点得到解决。本文对现代谱分析技术的特点作了论述,利用最大熵谱法分辨率高,特别适用于短数据序列及低信噪比弱信号的特点。通过对几组实测的地脉动响应数据的对比分析,获得了信号的功率话密度（PSD）,借助PSD识别出结构的模态频率,而用经典谱方法无法获得。     

浦东地区近地强风特性观测研究

20 0 0年 8月当“派比安”和“杰拉华”台风接近上海时 ,浦东气象局的 1 0m高度极值风速记录超过 2 4m/s,笔者用超声风速仪在离地 2 0m高处采集到近 2 0h的三维强风样本。经过对实测风速数据的分析 ,得到了平均风速和风向、阵风因子、湍流度、湍流积分长度、摩阻速度以及湍流功率谱密度函数等强风特性 ,分析结果表明 :近地强风的湍流度和阵风因子较高 ,湍流积分长度约在 80m左右 ,水平 (纵向和横向 )湍流功率谱密度函数与Simiu谱基本一致 ,但垂直湍流功率谱与Panofsky谱相差较大。     

基于频域法的随机振动载荷下飞机结构疲劳分析

针对飞机结构疲劳特性,提出了基于频率域信息的随机载荷历程——功率谱密度函数(Power speetraldensity,PSD)估算结构振动疲劳的一种新的计算方法。首先对结构进行频率响应计算,得到结构的传递函数;将此传递函数与输入的功率谱相乘,获得结构的应力功率谱密度;再结合材料参数,选择合适的疲劳损伤模型,利用频域方法计算结构的疲劳强度。对某型飞机机翼,采用本文方法,应用有限元分析(Finite element analysis,FEA)获得了应力响应功率谱密度函数,并对机翼在随机振动载荷下的强度特性进行了模拟与分析,给出了分析结果。     

实测信号功率谱的低频畸变问题

本文以航天运载器为例分析了实测信号功率谱的低频畸变(所谓“低频上翘”)现象。指出造成低频畸变的原因是帧平均型数字谱分析限制、分辨率太低和样本长度不够。提出了功率谱分析中“可信分析频带”的概念。认为一次分析中的上下限频率之比必须小于40～50;或者,最低分析频率应大于分辨率的8～10倍。凡不满足上述条件的处理结果,低频段的功率谱密度值都是值得怀疑的。文中讨论了纠正低频畸变的方法。     

管路结构振动载荷设计与评估技术

基于等效加速度均方根开展管路结构载荷分析理论和方法研究。提出了由结构振动响应功率谱密度直接获取其单模态区域均方根值的等效白噪声激励的简化计算方法,为管路结构载荷分析的过程中实测数据的快速处理提供了依据。文章最后通过实际算例证明了等效载荷分析及其计算方法的有效性,该方法对管路结构载荷设计与评估具有重要的指导意义。     

一种新的多维随机振动试验控制算法——矩阵微分法

介绍了多维随机振动试验的应用必要性和前景,就多维随机振动试验控制算法问题进行了讨论,提出了一种新的多维振动控制算法--矩阵微分法,在国内现有的公开发表的文献中该方法首次实现了对自功率谱密度、互谱密度、互谱相位和相干系数的同时控制,用双台振动试验模型进行了数值仿真,证明了该方法的有效性.     

用遥测数据识别飞行外声场

给出了一种用遥测数据通过混响室噪声试验识别飞行外声场的方法,并提供了一个实例。该方法以遥测加速度功率谱为控制谱,以遥测点为响应测量点,通过噪声试验调节外声场声谱,使测量点的响应与控制谱一致,识别出飞行外声场。共识别了起飞段和跨音速段两种外声场。实例给出了某火箭某次遥测数据及识别外声场,并将识别外声场与该火箭另次飞行的实测外声场进行了比较。比较表明,识别外声场与实测外声场总声压级最大相差5.2dB,谱型振动能量分布存在较大差别。作为有限条件下(仅有遥测数据)获取外声场的一种方法,并以此外声场作为输入载荷对试件进行故障分析和振动环境获取,从飞行结果看,该方法是可行有效的。     

大型火箭发射时发动机噪声预示方法研究

用发动机等效出口直径做为特征尺寸,并假设出口参数相同(实际上,对同一类型火箭发动机,出口参数很相似)。用出口直径对观测点位置进行规一化,用出口直径和推力对声压级规一化,考虑到在声传播过程中,大气衰减与频率的二次方成比例,高频声波比低频声波衰减快,在喷口附近频谱的谱峰频率较高,在远离喷口处,谱峰频率移向低频,实测结果也是如此,因此引出了一个规一化谱形修正因子,连同出口直径一起对频率进行规一化。最后由‘数据’火箭的实测数据得到了三条曲线。对误差做了分析,并对部分误差提出了修正方法。可给出新火箭任一位置的总声压级和三分之一倍频程频谱。     

复杂非线性结构随机振动环境试验的数值模拟——虚拟振动环境试验系统

介绍了复杂非线性结构振动环境试验计算机模拟过程,为建立虚拟振动环境试验系统奠定基础。振动环境试验的数值模拟包括建模和控制器设计两个核心问题。对复杂非线性结构的计算机模拟具体过程是:首先对被试非线性结构建立非线性有限元模型,并简化成一个低自由度模型;利用低自由度系统和两个反馈测点的加速度设计反馈控制器,使其被控制点响应加速度的功率谱密度达到规范谱型,控制器的反馈即为非线性结构的激励;将激励作用到有限元模型,并做响应计算,验证其响应加速度功率谱密度是否达到预定的规范谱,如果不满足,可重新减缩非线性有限元模型,或另选控制律,重新设计控制器;分析非线性有限元模型的响应,并进行可靠性分析。由振动环境试验的数值模拟过程可发展而成虚拟振动环境试验系统。     

用于光纤数字通信系统的三种线路码

本文叙述了一种用于高速光纤数字通信系统中的DmBlM码,并与使用较为广泛的mBnB码和mBlC码作比较。mBnB码的功率谱形状较好,但它存在误码增殖。在高速系统中受器件限制会进一步产生误码,并且随字长增加码变换电路亦将复杂化,而mBlC码某种程度上克服了这些不足。mBlC码的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。当信息码佳号率不为1/2时会出现线状谱,它是产生相位抖动的原因,但它没有误码增殖。mBlC码的电路设计比mBnB简单。 本文着重研讨了DmBlm码。无论信息码传号率为何值,经码型变换后,该种码型传号率均为1/2,以致离散谱线为0,故不会产生相位抖动。由于该种码型功率谱计算较为烦杂,本文给出了用计算机快速相关计算方法获得DmBlM码的功率谱估值。实测所得该种码型功率谱与理论分析亦是一致的。     

超大型冷却塔施工全过程风荷载频域特性分析

以国内在建世界最高220 m超大型冷却塔为对象,基于大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法获得施工全过程冷却塔周围流场和风荷载时程,并将成塔风压分布结果与规范及实测曲线进行对比验证了数值模拟的有效性。在此基础上,对比分析了施工全过程塔筒平均与脉动风压根方差分布特性,系统对比研究了施工全过程风荷载频域特性,主要包括:典型测点风压功率谱特性、升/阻力系数功率谱、典型测点间环向相干性和升/阻力系数竖向相干性,并基于最小二乘法拟合给出随高度变化的典型测点功率谱计算公式。研究表明,施工期与成塔的脉动风荷载能量均集中在低频区,其中塔筒中部脉动风荷载在低频区能量较其他位置弱,随着施工高度的增加:脉动风荷载和层阻力系数功率谱密度函数均呈先减小后增大的趋势,升力系数功率谱在塔筒中下部谱值较大而上部较小,测点脉动风荷载环向相干性以及升/阻力系数竖向相干性均逐渐减弱。主要结论可供此类大型冷却塔施工期设计风荷载取值参考。     

管内激波串振荡和壁面脉动压力特性

分析了管内激波串振荡引起的壁面压力脉动特性.采用直联风洞实验方式结合动态压力测量技术获得了矩形管道内不同激波串位置下的壁面压力分布数据,对所得压力脉动幅值、功率谱密度曲线等结果进行分析,探讨激波串流动非定常特点与引起压力脉动的机制.     

砂轮形貌的激光功率谱特性及其检测

阐述了砂轮形貌的理论功率谱图象、实际功率谱图象及其功率谱特性，获得了砂轮形貌的特征参数与激光功率图象的对应关系。根据上述的理论分析，设计了激光功率谱法检测砂轮形貌的采样原理及检测装置。采用时，将砂轮一圈划分为２５６个等分点，每一点均进行功率谱型的采样；为检测方便，在对称的功率谱图象一侧采集８个点的光强，共获得由８个数据组成的２５６个离散功率谱型。通过对离散功率谱型的计算自理最后由检测装置打印出砂轮     

飞机垂尾抖振响应的飞行试验研究

介绍了国内外垂尾抖振试飞的最新进展情况,并就抖振试飞中可以采用的试飞方法,从理论上进行了分析。飞行试验采用收敛转弯的试飞方法,通过在左、右垂尾上加装的振动加速度传感器,得到了不同马赫数下垂尾的抖振响应情况。在对数据进行均方根分析、时频分析和自功率谱密度分析等方法的基础上建立起抖振响应和迎角、频率的关系后发现:垂尾抖振响应主要集中在垂尾低阶模态频率上;垂尾的抖振响应随迎角、马赫数的增加而增加,其中受迎角的影响大于受马赫数的影响;且飞机在超过初始抖振迎角以后,随迎角的继续增加,垂尾翼尖后缘处的抖振响应显著大于垂尾翼尖前缘位置。     

振动试验中的多台并激技术

介绍了一种新的振动试验方法:多台并激随机振动试验的微机控制方法,叙述了谱密度矩阵模拟原理;讨论了互谱设置、频响函数估计、时域随机化和均衡算法;报道了试验验证结果。     

多维振动环境试验控制策略的分析基础

阐述了多维振动环境试验的控制原理和分析基础.提出了点激励和面激励的概念和多维面激励加速度谱矩阵与位移谱矩阵的转换关系.推导出振动台个数等于、多于和少于控制点数的三种情况的控制算法,问题的解分别是精确解、最小二乘解和最小摆动解.也介绍了总驱动功率达到最小的互谱相位控制方法.基于真实模拟使用环境的目标,讨论了工程应用中的应对策略.     

一种考虑温度影响的SiC JFET的数据驱动模型

提出了基于数据驱动建模思想建立考虑温度影响的常断型SiC JFET器件模型的方法,解决了目前物理建模方法应用于功率半导体器件建模过程中器件自身结构、材料等参数获取困难的问题。根据常断型SiC JFET器件手册的图表信息并结合部分实测数据,在Saber软件中建立其热电耦合模型。通过对其静态特性和动态特性的仿真和实验研究,验证了考虑温度影响的常断型SiC JFET数据驱动模型的准确性。该数据驱动建模方法可以推广应用于其他功率半导体器件如功率SiC MOSFETs和GaN FETs等的建模。     

非经典粘性阻尼离散系统随机振动响应分析

为了解耦非经典粘性阻尼离散系统随机动力方程,本文引进"复模态对位移"(Paired Complex Modal Displacement-PCMD)的概念,用以表示复模态及其共轭复模态的配对位移。基于这一新概念,给出了非经典粘性阻尼线性离散系统的解耦分析,由此构成一个在随机激励作用下随机响应分析的简洁方法。另外,还采用了虚拟激励法进行功率谱密度矩阵分析,与传统方法进行响应的功率谱密度矩阵分析相比,这一方法大大提高了随机振动分析的效率。     

汽车尾迹区涡流频率特性实验分析

基于模型风洞实验台架,对汽车模型外流场尾迹区流动结构进行实验研究.采用热线风速仪,对外流场尾迹区中选定测点处的三维速度场进行采样.针对速度场的采样数据,进行功率谱密度分析,探讨了汽车尾迹区破裂涡流的频率特性及其变化规律.分析结果得出:流体微团随着流场整体运动的同时,在其运动轨迹附近进行三维脉动.     

随机振动载荷下缺口件疲劳寿命分析的频域法

提出了一个考虑应力集中和疲劳极限影响的缺口件频域随机振动疲劳寿命估算方法.首先进行随机振动分析,得到应力响应功率谱密度,用疲劳缺口系数考虑孔边应力集中的影响;然后采用三参数S-N曲线近似公式在频域内进行疲劳寿命估算,考虑疲劳极限的影响.算例结果表明:考虑应力集中和疲劳极限影响的带孔板频域随机振动疲劳寿命估算结果与实验值非常接近.