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基于EEMD与改进PRONY算法的磁共振全波信号提取方法研究

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基于EEMD与改进PRONY算法的磁共振全波信号提取方法研究

作者：张嘉麟吉林大学

学位级别：硕士

磁共振测深（Magnetic Resonance Sounding,MRS）技术是目前唯一一种能够直接探测地下水含量的地球物理探测方法。通过向地面发射线圈中通以拉莫尔频率的交变电流,产生激发磁场,使地下水中的氢原子核发生能级跃迁,激发脉冲停止后,氢原... 详细信息

磁共振测深（Magnetic Resonance Sounding,MRS）技术是目前唯一一种能够直接探测地下水含量的地球物理探测方法。通过向地面发射线圈中通以拉莫尔频率的交变电流,产生激发磁场,使地下水中的氢原子核发生能级跃迁,激发脉冲停止后,氢原子核从激发状态恢复到平衡态,并释放MRS信号。利用同一线圈或其它线圈接收MRS信号,反演处理后即可得到探测区域地下水分布信息。然而MRS信号微弱,通常为纳伏（n V）级别,极易受到环境噪声干扰。其中,随机噪声频带宽、不规则,通常采用叠加法进行噪声抑制,需要进行多次数据采集,影响野外工作效率。目前,全波磁共振信号以其包含信息量丰富的优势,已逐渐取代MRS包络信号探测,因此,研究一种能够高效提取全波磁共振信号的方法尤为重要。基于此,本文提出了一种基于集成经验模态分解（Ensemble Em-pirical Mode Decomposition,EEMD）方法与改进Prony算法的磁共振全波信号提取方法研究。首先,根据MRS全波信号数学模型,构造不同信噪比的仿真含噪MRS信号。对仿真信号进行EEMD分解,计算固有模态分量（Intrinsic Mode Function,IMF）系数,自适应地筛选出信号主导的分量重构MRS信号。仿真实验结果表明,当信噪比为-10d B的情况下,经过EEMD自适应滤波法处理后,信噪比提升至10.32d B,MRS信号的初始振幅E0的提取相对误差为1.57%,弛豫时间2T*的提取相对误差为2.96%。为进一步提高MRS信号参数提取精度,采用了遗传算法改进的Prony算法实现MRS信号参数有效提取。首先,根据MRS采样数据构造样本矩阵,并采用奇异值法确定样本矩阵的有效秩即分解数量p,最小二乘法计算出特征根zk和参数kb。随后在Prony分量拟合过程中,引入遗传算法,根据MRS信号频率设置遗传算法优化的目标方程,通过迭代寻优得出最优解,即最佳拟合MRS信号的参数组合作为参数提取结果。仿真结果表明,在10d B的随机噪声环境下,改进Prony算法提取初始振幅的拟合误差在3%左右,弛豫时间的拟合误差在2%左右。改进的Prony算法很好地解决了在随机噪声干扰情况下,传统Prony算法因人工筛选近似分量,导致参数提取准确率较低的问题。最后,分别利用仿真数据和实测数据验证了基于EEMD和改进Prony算法的方法在全波磁共振信号随机噪声抑制和信号参数提取的应用效果。仿真数据处理结果表明,该方法压制随机噪声的能力有所提升,且参数提取精度得到提高。可处理信噪比为-15d B的MRS信号,其信噪比增长幅度达30～40d B,初始振幅的相对误差被限制在1.0%以下,而平均弛豫时间的相对误差也被限定在1.5%以下。通过对长春市烧锅镇的野外实测数据进行处理,处理结果显示实测数据信噪比提高了约30d B,验证了基于EEMD和改进Prony算法的全波磁共振信号提取方法的有效性。本文的研究工作将为磁共振地下水探测技术更广泛的应用奠定基础。本文的创新性工作如下:1.利用遗传算法改进传统Prony算法的参数提取过程,解决了传统Prony算法分量筛选受人为因素影响难题,提高了MRS全波信号参数提取的准确度;2.提出了基于EEMD和改进Prony算法的磁共振全波信号提取方法,只需进行单次数据采集,即可完成随机噪声抑制,提高探测数据信噪比。

关键词：磁共振测深 MRS全波信号随机噪声集成经验模态分解方法 Prony算法

基于CIR波动幅相联合等效的物理层欺骗攻击

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信息与控制 2024年

作者：于洋梁炜张嘉麟王琪魏富友中国科学院机器人与智能制造创新研究院中国科学院网络化控制系统重点实验室中国科学院大学中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室

在介质开放的无线网络中，物理层安全是上层安全的有效补充。为有的放矢的研究防御机制，设计实时生效且不易检测的物理层欺骗攻击成为一项关键且具有挑战性的任务。本文提出一种基于信道脉冲响应（channel impulse response， CIR）波... 详细信息

在介质开放的无线网络中，物理层安全是上层安全的有效补充。为有的放矢的研究防御机制，设计实时生效且不易检测的物理层欺骗攻击成为一项关键且具有挑战性的任务。本文提出一种基于信道脉冲响应（channel impulse response， CIR）波动幅值和相位联合等效的物理层欺骗攻击方法。首先，针对现有研究仅利用单一CIR幅值信息且细粒度波动特征模拟能力弱所导致的攻击易被检测问题，利用CIR幅值和相位信息对位置欺骗攻击进行建模，以提高攻击成功率；进一步，理论分析证明CIR构成的矩阵为病态矩阵，揭示了CIR的微小波动使得攻击者模拟的CIR与预期产生巨大偏差的根本原因；进而，针对幅值和相位差异性导致联合解决矩阵病态时难以融合问题，将CIR幅/相波动距离进行等效对齐，分析得到CIR相似度阈值，从而筛选最优攻击的CIR，避免微小波动导致的攻击偏差。在两种典型场景的数据集中，进行了大量实验，结果表明，相较于已有欺骗攻击，所提出的攻击策略使得在原本可能攻击失败的位置能够攻击成功，且针对幅相检测方法攻击成功率更高。

关键词：物理层安全信道脉冲响应欺骗攻击病态矩阵幅相联合

基于集成经验模态分解的磁共振全波数据随机噪声抑制方法

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：万玲张嘉麟李时赫平清钰地球信息探测仪器教育部重点实验室吉林大学仪器科学与电气工程学院

地面全波磁共振信号以其包含信息量丰富的优势，逐渐取代了包络信号探测。本文采用集成经验模态分解方法（EEMD）对全波磁共振信号进行分解降噪，获取了一系列本征模函数(IMF)分量后，根据自适应降噪原理计算每个IMF分量的能量密度和平... 详细信息

地面全波磁共振信号以其包含信息量丰富的优势，逐渐取代了包络信号探测。本文采用集成经验模态分解方法（EEMD）对全波磁共振信号进行分解降噪，获取了一系列本征模函数(IMF)分量后，根据自适应降噪原理计算每个IMF分量的能量密度和平均周期，去除噪声主导的IMF分量，将筛选所得的IMF分量进行重构。解决了全波磁共振信号受环境噪声干扰严重的问题。仿真实验数据结果表明当磁共振信号信噪比低至-10dB时，经过EEMD处理后依然能够有效提取磁共振参数，初始振幅■提取相对误差为1.57%，弛豫时间■提取相对误差为2.96%，信噪比提升至10.31dB。而实测数据的噪声抑制结果进一步验证了本文研究算法的有效性和实用性，为磁共振地下水探测技术在复杂噪声环境应用提供技术支撑。

关键词：地面磁共振技术磁共振全波信号集成经验模态分解随机噪声数据处理

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为运动加冕

新潮（芭珠甄选） 2024年第3期 56-65页

作者：张嘉麟董乃萌贾楠不详

运动与珠宝、时计一直以来都是人类力与美的极致体现,这一次巴黎奥运会的召开,为珠宝、时计的创造工艺之美与运动的竞技之美,创造了一个前所未有的巅峰交汇点。1924年,巴黎首次举办了第八届夏季奥运会,并诞生了脍炙灸人口的奥运口号—... 详细信息

运动与珠宝、时计一直以来都是人类力与美的极致体现,这一次巴黎奥运会的召开,为珠宝、时计的创造工艺之美与运动的竞技之美,创造了一个前所未有的巅峰交汇点。1924年,巴黎首次举办了第八届夏季奥运会,并诞生了脍炙灸人口的奥运口号——“更快、更高、更强”。

关键词：夏季奥运会工艺之美珠宝交汇点第八届

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红砂岩单颗粒破碎模式及破碎能量研究

路基工程 2024年

作者：张小强段兴欣唐玉兰张嘉麟王爱爱中交建筑集团有限公司中交建筑集团东南建设有限公司中南大学土木工程学院武汉工程大学土木工程与建筑学院

通过MTS试验机对不同形状和不同粒径的红砂岩颗粒进行单颗粒破碎试验，结合颗粒的破碎过程，总结红砂岩三类破碎模式并统计各类破碎模式的平均破碎强度。结果表明：红砂岩第二类破碎模式占比42%，发生的概率最大，第三类破碎模式的平均... 详细信息

通过MTS试验机对不同形状和不同粒径的红砂岩颗粒进行单颗粒破碎试验，结合颗粒的破碎过程，总结红砂岩三类破碎模式并统计各类破碎模式的平均破碎强度。结果表明：红砂岩第二类破碎模式占比42%，发生的概率最大，第三类破碎模式的平均破碎强度最大。块状颗粒破碎平均能量0.600 J，明显大于片状颗粒破碎平均能量0.160 J，且块状颗粒破碎能量相比于片状颗粒破碎能量离散性更大；颗粒平均破碎能量与平均粒径的关系为Ea=0.02d0+0.202。施工过程中应针对不同路基填料级配需要，选择合适的作用力来获得不同的破碎模式，避免颗粒破碎后的级配不符合工程应用；通过计算颗粒的破碎能量来选择合适的激振力，进而选择合适的施工方案。

关键词：路基工程红砂岩破碎模式破碎能量形状效应尺寸效应

西昆仑阿克塔斯北锂铍稀有金属矿相学研究及可选性分析

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有色金属（选矿部分） 2024年第1期 50-59页

作者：李永张嘉麟刘伟杜晓飞汪泰李波李沛伦新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质矿产勘查研究院乌鲁木齐830000 新疆自然资源与生态环境研究中心乌鲁木齐830000 新疆维吾尔自治区人民政府国家305项目办公室乌鲁木齐830000 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所广州510650 稀有金属分离与综合利用国家重点实验室广州510650 广东省矿产资源开发与综合利用重点实验室广州510650

阐述了西昆仑大红柳滩阿克塔斯北锂铍稀有金属矿地质分布规律,开展了系统的工艺矿物学研究,并进行了可选性分析和选矿探索试验。结果表明,该矿床位于青藏高原北西边缘-昆仑造山带南缘的裂陷盆地内,主体属西昆仑古生代-中生代造山带,特... 详细信息

阐述了西昆仑大红柳滩阿克塔斯北锂铍稀有金属矿地质分布规律,开展了系统的工艺矿物学研究,并进行了可选性分析和选矿探索试验。结果表明,该矿床位于青藏高原北西边缘-昆仑造山带南缘的裂陷盆地内,主体属西昆仑古生代-中生代造山带,特提斯成矿域大红柳滩RM-Fe-Mn-Pb-Cu-白云母矿带,也是大红柳滩锂成矿远景区范畴,主要分布的矿产有锂、铍、钽、铌、锡等金属;通过大比例尺地质测量、槽探及钻探工作,在区内圈定4条锂铍矿体;该资源属于典型的花岗伟晶岩型锂辉石矿,主要有价金属锂的矿物种类较多,包括锂辉石、锂白云母、白云母、羟磷锂铝石等,以锂辉石为主,铍主要以绿柱石,钽、铌以钽铌铁矿等形式存在,脉石矿物主要包括钠长石、钾长石和石英等;锂、铍是回收的主要有价金属,由于锂辉石嵌布粒度较粗、比重相对较大,适宜采用重介质预选与浮选相结合的联合工艺进行综合回收,当重液介质密度控制为2.6g/cm3时,重产品中Li2O品位达到5.33%、回收率为71.49%,重选尾矿和细粒级原矿通过浮选能进一步提高选别指标,锂、铍矿物的可浮性相近,采用混合浮选获得精矿锂、铍作业回收率分别达到66.07%和68.66%,采用重—浮联合工艺,锂总回收率预计可突破90%。研究结果对锂多金属矿资源开发具有重要的指导意义。

关键词：锂辉石矿相学稀有金属可选性评价

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高压电缆接地电流在线监测系统的设计与研究

电工技术 2024年第2期 26-28,93页

作者：鲁朝峰沈佳华张嘉麟李江婷谭浩王奇李锶湖南理工学院机械工程学院湖南岳阳414006 杭州国洲电力科技有限公司浙江杭州310015

高压电缆外护套绝缘状态差、接地不良、接地方式不正确等因素引起接地电流异常,造成电缆局部发热、绝缘老化加速、绝缘击穿等故障,实施接地电流在线监测可在故障前及时发现电缆缺陷。为此,设计了一种基于AT32F435的电缆接地电流在线监... 详细信息

高压电缆外护套绝缘状态差、接地不良、接地方式不正确等因素引起接地电流异常,造成电缆局部发热、绝缘老化加速、绝缘击穿等故障,实施接地电流在线监测可在故障前及时发现电缆缺陷。为此,设计了一种基于AT32F435的电缆接地电流在线监测系统,该系统由电流信号采集模块采集接地电流信号,通过ATT7053B芯片进行模数转换,再由AT32F435芯片读取ATT7053B芯片内信号数据,并对信号数据进行处理后,利用以太网模块传到上位机,对信号数据进行显示及存储处理。该系统对电缆运行状态进行实时监测,准确发现电缆故障,对提高输电可靠性具有重要意义。

关键词：电力电缆接地电流故障在线监测 AT32F435

基于嵌入式Linux的水下机器人远程监控系统设计与实现

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电工技术 2024年第4期 13-16页

作者：张嘉麟鲁朝峰徐博承陈凯歌谭浩王奇李锶湖南理工学院机械工程学院湖南岳阳414006

随着社会经济与科技的不断发展,水下机器人的用途越来越广泛,其远程监控技术已成为近年研究的重点。为了对国内外水下机器人监控系统的缺陷进行改进,在分析水下机器人监控系统总体结构的基础上,对监控系统进行模块化设计。在硬件方面对... 详细信息

随着社会经济与科技的不断发展,水下机器人的用途越来越广泛,其远程监控技术已成为近年研究的重点。为了对国内外水下机器人监控系统的缺陷进行改进,在分析水下机器人监控系统总体结构的基础上,对监控系统进行模块化设计。在硬件方面对水下机器人控制平台进行开发板设计,在软件方面设计实现了网络协议及嵌入式Linux系统下远程监控系统。通过测试表明系统各模块都实现了应有的功能,达到了设计要求。

关键词：水下机器人网络协议 Linux系统远程监控

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放置时间对中草药注射液稳定性的影响

中国医院药学杂志 1994年第3期14卷 129-131页

作者：韩晋张嘉麟中国人民解放军302医院药剂科

放置时间对中草药注射液稳定性的影响韩晋，张嘉麟（中国人民解放军３０２医院药剂科北京１０００３９）近十几年来，输液中微粒对人体所造成的潜在性危害越来越受到医药界的高度重视，尽管通过改善生产环境、生产条件和生产工艺可以减... 详细信息

放置时间对中草药注射液稳定性的影响韩晋，张嘉麟（中国人民解放军３０２医院药剂科北京１０００３９）近十几年来，输液中微粒对人体所造成的潜在性危害越来越受到医药界的高度重视，尽管通过改善生产环境、生产条件和生产工艺可以减少生产和操作过程中微粒污染的机会，...

关键词：中草药针剂稳定性