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时频域独立元分析方法实现超声兰姆波的多模式分离

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声学学报 2021年第1期46卷 103-110页

作者：楼思佳刘珍黎许凯亮周昌 Lawrence HLe 他得安复旦大学电子工程系上海200433 珠海复旦创新研究院珠海519000 宁波美童智能科技有限公司宁波315300 阿尔伯塔大学放射与诊断图像系埃德蒙顿T6G2R3加拿大

为方便兰姆波信号分析与模式定征,提出一种将短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform,STFT)与独立元分析(Independent Component Analysis,ICA)相结合的多模式超声兰姆波识别方法。首先通过STFT将兰姆波时域信号投影至时频域,基... 详细信息

为方便兰姆波信号分析与模式定征,提出一种将短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform,STFT)与独立元分析(Independent Component Analysis,ICA)相结合的多模式超声兰姆波识别方法。首先通过STFT将兰姆波时域信号投影至时频域,基于各模式信号在时频域相对独立的特点,利用ICA实现混叠模式分离。根据分离模式时频能量脊提取各模式群速度曲线,进而估计板厚。将方法运用于时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)法仿真与钢板实验,分离得到A0、A1和S0三种模式。仿真与实验中平均群速度估计误差约为1.5%和2.0%,板厚估计误差约为0.3%和2.0%。仿真结果表明,在信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)不小于0 dB的情况下,时频域独立元分析方法均可实现兰姆波多模式分离、群速度曲线提取及板厚估计。

关键词：短时傅里叶变换时域有限差分模式分离独立元分析时域信号兰姆波群速度分离模式

用分数阶微分实现时频重叠多模式兰姆波的模式分离

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声学学报 2020年第2期45卷 205-214页

作者：陈晓倪龙南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心南京210044

为了分离时频重叠多模式超声兰姆波,提出了一种用分数阶微分理论实现多模式兰姆波模式分离的方法。以时频重叠的S1和A1模式混合信号为例,用赛利斯分布作为幅值谱的模型,首先对信号做频散补偿,由补偿后信号幅值谱分数阶微分推导了幅值谱... 详细信息

为了分离时频重叠多模式超声兰姆波,提出了一种用分数阶微分理论实现多模式兰姆波模式分离的方法。以时频重叠的S1和A1模式混合信号为例,用赛利斯分布作为幅值谱的模型,首先对信号做频散补偿,由补偿后信号幅值谱分数阶微分推导了幅值谱特征参数的计算式并根据信号模型重建幅值谱,然后结合兰姆波的频散特性推导出对应的相位谱,并通过幅值谱和相位谱重构各模式的信号,实现模式分离。对1 mm钢板中仿真时频重叠的S1和A1模式信号分离结果显示分离出信号的幅值和带宽相对误差小于6%,中心频率相对误差小于0.25%。实验结果也证实了方法的可行性。因此当混合信号幅值谱不完全交叠时,本方法可以实现多模式兰姆波信号的分离,有助于多模式兰姆波频散信号的分析和识别。

关键词：分数阶微分特征参数频散特性兰姆波模式分离时频重叠幅值谱混合信号相位谱频散补偿

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拓扑超材料中弹性波模式分离及能量聚集

力学学报 2024年第9期56卷 2669-2680页

作者：陈康康董兴建彭志科孟光上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240 宁夏大学机械工程学院银川750021

在凝聚态物理系统中的拓扑超材料,由于其反常的物理现象,在信息处理与能量应用方面展现出巨大的潜力.近些年来,受凝聚态物理中拓扑现象的启发,经典波动系统中的力学拓扑现象受到越来越多的关注.弹性波作为振动的重要载体,广泛存在于工... 详细信息

在凝聚态物理系统中的拓扑超材料,由于其反常的物理现象,在信息处理与能量应用方面展现出巨大的潜力.近些年来,受凝聚态物理中拓扑现象的启发,经典波动系统中的力学拓扑现象受到越来越多的关注.弹性波作为振动的重要载体,广泛存在于工程与自然环境中.作为一种矢量波,弹性波相对于声波与电磁波等标量波展现出更复杂的多分量传输特性,在调控与应用方面存在诸多困难.在本研究中,将以拓扑超材料为基础,围绕弹性波分解与力学应用展开.首先利用设计的声子晶体实现了双重狄拉克锥,并通过在声子晶体中引入几何扰动,实现了弹性波面内和面外模式的拓扑相分离;通过不同拓扑相的组合,构造了具有不同波传输特性的拓扑边界态,实现了弹性波面内和面外模式的分离;进一步地,基于耳语回廊(whispering gallery)模式引发的能量局域化,弹性波面内和面外分量的能量实现了分区域聚集,为振动能量高效俘获提供了思路.弹性波模式分离及其引发的能量聚集均采用实验进行了验证.阐明了拓扑超材料在弹性波分量调控与能量应用中蕴含巨大潜力,对振动信号处理与能量俘获等应用具有积极意义.

关键词：弹性波拓扑超材料模式分离能量聚集谷霍尔效应

2种小鼠应激模型致模式分离损伤特点及米非司酮和普萘洛尔对足底电击模型小鼠模式分离的干预作用比较

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中国药理学与毒理学杂志 2022年第6期36卷 443-450页

作者：王昊王子元黄晏周文霞军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所抗毒药物与毒理学国家重点实验室北京100850

目的比较2种小鼠应激模型致模式分离损伤的特点及米非司酮和普萘洛尔的干预作用。方法①分别采用足底电击或sc注射给予皮质酮(50和100 mg·kg^(-1))2种方式制备小鼠应激模型,采用物体识别范式评价应激后第1,8和15天小鼠时间与空间模式... 详细信息

目的比较2种小鼠应激模型致模式分离损伤的特点及米非司酮和普萘洛尔的干预作用。方法①分别采用足底电击或sc注射给予皮质酮(50和100 mg·kg^(-1))2种方式制备小鼠应激模型,采用物体识别范式评价应激后第1,8和15天小鼠时间与空间模式分离能力;②在足底电击模型上,C57BL/6J小鼠按体重和自主活动性随机分为正常对照组、足底电击组、足底电击+米非司酮(70 mg·kg^(-1))组、足底电击+普萘洛尔(20 mg·kg^(-1))组和足底电击+米非司酮+普萘洛尔组。每次足底电击应激前30 min ip给药,观察小鼠的时间和空间模式分离能力。结果①在足底电击模型上,与正常对照组相比,造模后第1天模型组小鼠的时间辨别指数及空间辨别指数均显著降低(P模式分离均有损伤作用,外源性皮质酮注射应激仅造成空间模式分离损伤;米非司酮对空间模式分离损伤具有改善作用,而普萘洛尔对时间模式分离损伤具有改善作用,两药联用对时间和空间模式分离损伤均有显著改善作用。

关键词：应激模式分离记忆准确性米非司酮普萘洛尔

内侧隔核胆碱能神经元参与SNI神经病理性疼痛大鼠模式分离障碍

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中国疼痛医学杂志 2019年第9期25卷 648-654页

作者：江颖颖郑杰伊鸣首都医科大学北京市神经外科研究所北京100070 北京大学神经科学研究所北京大学基础医学院神经生物学系教育部/国家卫生健康委员会神经科学重点实验室北京100191

目的:研究部分神经损伤(spared nerve injury,SNI)神经病理性疼痛大鼠导致模式分离(pattern separation)障碍的机制。方法:实验分为两部分,第一部分实验大鼠分为两组:假手术(sham SNI)组、SNI组;第二部分实验大鼠分为两组:假损毁、SAP... 详细信息

目的:研究部分神经损伤(spared nerve injury,SNI)神经病理性疼痛大鼠导致模式分离(pattern separation)障碍的机制。方法:实验分为两部分,第一部分实验大鼠分为两组:假手术(sham SNI)组、SNI组;第二部分实验大鼠分为两组:假损毁、SAP损毁。首先制作SNI神经病理性疼痛模型,之后用八臂迷宫进行模式分离实验来比较sham SNI和SNI实验组大鼠的空间认知水平。此外用SAP(192 IgG-saporin)的方式损毁内侧隔核(medial septum,MS)内的胆碱能神经元,用八臂迷宫来比较损毁组和对照组大鼠的模式分离变化。结果:SNI组大鼠在八臂迷宫中的正确率明显低于sham SNI组,并且SNI导致内侧隔核内的胆碱能神经元数目降低,而损毁MS内胆碱能神经元后大鼠八臂迷宫的正确率明显低于假损毁组。结论:SNI神经病理性疼痛导致模式分离障碍可能与内侧隔核中的胆碱能神经元有关。

关键词：神经病理性疼痛模式分离空间认知内侧隔核胆碱能神经元

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电子电路图自动输入系统中的模式分离方法

中国科学技术大学学报 1995年第3期25卷 293-297页

作者：施泽生蒋春宏中国科学技术大学电子技术部安徽合肥

采用了“内外边缘的快速判决法”与“基于两正交向ＬＡＧ的矢量编码方法”去分离电子电路图的字符与符号．除了对原来的字符分离算法进行改进之外，本文着重于介绍符号分离方法，提出了在“非环形符号”各端点加“黑点”的辅助措施去确... 详细信息

采用了“内外边缘的快速判决法”与“基于两正交向ＬＡＧ的矢量编码方法”去分离电子电路图的字符与符号．除了对原来的字符分离算法进行改进之外，本文着重于介绍符号分离方法，提出了在“非环形符号”各端点加“黑点”的辅助措施去确定它们的边界．实验结果表明，这些分离方法与辅助措施十分有效，它导致了近１００％的分离率。

关键词：模式分离字符分离电子电路自动输入系统

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成年海马神经再生改善模式分离鲁棒性

动力学与控制学报 2023年第3期21卷 77-84页

作者：王增宾孙晓娟北京邮电大学理学院北京100876

成年海马神经再生(adult hippocampal neurogenesis,AHN)被认为能有效参与齿状回(dentate gyrus,DG)网络来加强模式分离功能.目前虽然神经再生在模式分离中的潜在作用已在理论上得到了研究,但产生的新生颗粒细胞在信息处理和网络调节中... 详细信息

成年海马神经再生(adult hippocampal neurogenesis,AHN)被认为能有效参与齿状回(dentate gyrus,DG)网络来加强模式分离功能.目前虽然神经再生在模式分离中的潜在作用已在理论上得到了研究,但产生的新生颗粒细胞在信息处理和网络调节中的具体作用仍存在争议.针对上述问题,本文引入4-6周新生颗粒细胞作为独立的信息处理单元,提出了一种具有神经再生的DG网络计算模型.重点研究了不同输入刺激下新生颗粒细胞对模式分离的贡献.通过模拟实验,本文发现在不同强度的刺激下,新生颗粒细胞在齿状回网络中扮演着不同的角色.在低强度刺激下,新生颗粒细胞利用其易激活的神经元特性,可以恢复网络的信息表达能力,避免模式分离失败.在高强度刺激下,新生颗粒细胞作为一种中间神经元,能有效增强局部回路的反馈抑制作用,提高成熟颗粒细胞的稀疏性,最终增强模式分离功能.因此,该模型预测了在更精细和更广泛的输入下,成年海马神经再生在模式分离鲁棒性中的关键作用.

关键词：海马神经再生新生颗粒细胞模式分离稀疏性齿状回

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基于Gouy相移的光纤模式分离研究

基于Gouy相移的光纤模式分离研究

作者：王子琪北京邮电大学

学位级别：硕士

随着移动互联网等产业技术的快速发展,对于带宽的需求呈现爆炸式增长。为解决日益显著的带宽需求和光纤容量极限之间的矛盾,光时分复用、波分复用、空分复用等技术逐次被实现,显著提高了带宽的传输能力。模分复用作为空分复用技术的一种... 详细信息

随着移动互联网等产业技术的快速发展,对于带宽的需求呈现爆炸式增长。为解决日益显著的带宽需求和光纤容量极限之间的矛盾,光时分复用、波分复用、空分复用等技术逐次被实现,显著提高了带宽的传输能力。模分复用作为空分复用技术的一种,主要基于模式之间的正交性,将不同模式作为独立信道承载不同的信息复用到同一根光纤中进行传输。当前,关于拉盖尔-高斯光束的模式分离方法主要在空间中实现,伴随着体积较大空间光学器件的使用分离结果向光纤耦合时出现损耗,并不适用于全光纤通信系统;利用光子灯笼实现的模式分离,输出结果全为基模,模式完整性遭到破坏。为解决现有方案的不足,本论文聚焦模分复用中的模式分离技术,提出了一种基于Gouy相移的光纤模式分离方案并进行了仿真设计。本方案使用基于光纤的马赫-曾德尔干涉仪结构搭建仿真平台进行实验。该方案基于全光纤结构对光场高阶模式进行有效分离,分离结果具有良好可见度与完整性,同时便于级联操作,为模式分离应用于全光纤通信系统中做出探索。论文的创新点和主要工作如下:1、提出了基于Gouy相移的模式分离技术在光纤中的实验方案本文根据Gouy相移和多模光纤的模式特性建立了实验所需的全光纤马赫-曾德尔干涉仪结构,并通过调研与仿真实验验证了方案的可行性。选择两根参数不同的渐变折射率光纤作为干涉仪的两臂进行实验,并且完成了以LG0,1-LG0,8为例的三级干涉仪模式分离仿真实验,同时对实验结果进行了定量的分析。2、探究光纤参数对基于Gouy相移的光纤模式分离结果的影响光纤长度和折射率分布作为光纤中的可控参数,对拉盖尔-高斯光束的相位尤其是Gouy相位有很大影响。本文通过控制两个参数,完成不同级马赫-曾德尔干涉仪的Gouy相位差设置,以提供不同高阶模式正常分离的前提条件,保证模式分离结果的完整性。同时,控制两参数可保证干涉前两光场相位的耦合效率达到最高,提高模式分离结果的可见度。3、探究基于Gouy相移光纤模式分离结果对光纤参数的敏感度上述提到光纤长度与折射率分布对模式分离结果影响极大,分离结果对参数精度要求极高,但实际的渐变折射率光纤制作工艺很难达到此要求,这就需要探究实验结果对光纤参数的敏感度,从而针对本研究对光纤制造工艺给出指导意见。本文就模式分离结果对两参数的敏感程度进行计算,探究在模式分离效果的可接受范围内做到光纤参数变化范围的最大化,以降低实验所用光纤的制作难度,对本实验光纤的制作有指导意义。

关键词：模式分离渐变折射率光纤 Gouy相移干涉

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齿状回新生颗粒细胞对模式分离的影响

齿状回新生颗粒细胞对模式分离的影响

作者：王增宾北京邮电大学

学位级别：硕士

与记忆过程相关的模式分离多年来被广泛研究。据报道,海马体中的齿状回是模式分离的主要脑区。通过模式分离,相似的输入信息被高度不同、不重叠的信息表征,进而确保大脑对新记忆进行编码,而不会受到先前存储的具有相似特征记忆的干扰。... 详细信息

与记忆过程相关的模式分离多年来被广泛研究。据报道,海马体中的齿状回是模式分离的主要脑区。通过模式分离,相似的输入信息被高度不同、不重叠的信息表征,进而确保大脑对新记忆进行编码,而不会受到先前存储的具有相似特征记忆的干扰。海马神经再生产生的新生颗粒细胞由于其独特的神经元特性,被认为能有效参与到齿状回网络的模式分离过程中,但详细的影响机制仍是未知的。本文围绕新生颗粒细胞如何影响齿状回网络的模式分离,建立了一个简化的、生物学上相关、包含多种类型中间神经元的齿状回网络计算模型,主要探究海马神经再生产生的4-6周新生颗粒细胞对齿状回网络模式分离的影响,论文的主要结果如下:本文提出了一种新的与成年海马神经再生相关的齿状回神经网络模型。利用这个模型发现,4-6周新生颗粒细胞在中等水平的神经再生(5%的成熟颗粒细胞)下能使成熟颗粒细胞的放电稀疏性显著增加,模式分离有效增强。新生颗粒细胞对齿状回网络模式分离的影响可以从两个方面来理解。一方面,新生颗粒细胞与成熟颗粒细胞竞争内嗅皮层输入,减弱成熟颗粒细胞的放电活性;另一方面,新生颗粒细胞通过促进中间神经元(苔藓细胞和篮子细胞)的放电活动,有效地增强了网络的反馈抑制水平,进而间接调节成熟颗粒细胞的放电稀疏性。为了验证模式分离模型的有效性,本文将所提出的模型应用于相似概念分离任务中,结果表明本文构建的模型在该任务中取得了比无神经再生模型更好的效果。此外,本文还研究了不同输入刺激下新生颗粒细胞对模式分离的贡献。通过模拟实验,我们发现在不同强度的刺激下,新生颗粒细胞在齿状回网络中扮演着不同的角色。在低强度刺激下,新生颗粒细胞利用其易激活的神经元特性,可以恢复网络的信息表达能力,避免模式分离失败。在高强度刺激下,新生颗粒细胞作为一种中间神经元,能有效增强局部回路的反馈抑制作用,提高成熟颗粒细胞的稀疏性,最终增强模式分离功能。因此,该模型预测了在更精细和更广泛的输入下,成年海马神经再生在模式分离鲁棒性中的关键作用。

关键词：新生颗粒细胞模式分离海马体齿状回海马神经再生