Lattice_Boltzmann方法与粘滞流模拟解

Lattice_Boltzmann方法与粘滞流模拟解
Lattice_Boltzmann方法与粘滞流模拟解

文章编号:1000-2634(2003)02-0080-03

Lattice2Boltzmann方法与粘滞流模拟解Ξ

陈代 

(西南石油学院工业自动化系,四川南充637001)

摘要:应用Lattice2Boltzmann方法,由72Bit的FHP模型得到了描述粘滞流的N2S方程。在小Knudsen数条件下,给出了Poiseuille管流的密度分布函数和模拟解,确定了弛豫时间τ,模拟解与其解析解吻合。

关键词:Lattice2Boltzmann方法;N2S方程;密度分布函数;Poiseuille流

中图分类号:O37 文献标识码:A

引 言

Lattice2Boltzmann方法(LBM)是可用于模拟粘

滞流的一种数值计算方法,它由Lattice2G as方法

(L GM)发展而来[1]。在LBM中,流体场离散为由

格点组成,格点处粒子运动状态是由分布函数描述

的。由于粒子的运动和碰撞,其分布函数在离散的

时间步上也从一个格点移动到另一格点,且弛豫地

趋于局域平衡,在该过程中遵守质量和动量守恒。

在粒子的迁移和碰撞过程中,分布函数的变化服从

Boltzmann演化方程[2],这样可将流体运动的力学过

程转化为关于分布函数随时间变化的运动方程。因

此,LBM充分体现了宏观流体力学过程是微观运动

的统计平均。LBM作为一种全离散和并行运算的

局部动力学模型,现已被应用在流体、传热等领

域[3]。本文由72Bit的FHP模型运用LBM得到描

述粘滞流的N2S方程,给出了Poiseuille管流的LBM

模拟解。

1 LBM与描述粘滞流的N2S方程

本文采用二维72Bit的FHP(正六边形格子)为

LBM的模型。在每一格点处将速度空间离散为由

一个速率为零(静止)和六个速率为c的速度Cα组

成,速度Cα为

Cα=c[cos 2π(α-1)

6x1

+

sin2

π(α-1)

6x2]

(α=1,2, (6)

Cα=0(1)

这样,流体流动的空间也相应被离散为由正六

边形网格组成(见图1),粒子从一格点到另一格点

的离散时间步长为δt

图1 72Bit的FHP模型网格

在任一格点处,流体的质量密度ρ和宏观速度

u定义为

ρ(x,t)=Σ6

α=0

fα(x,t)

u i(x,t)=

1

ρ

Σ6

α=1

cαi fα(x,t)(2)

式中的fα(x,t)表示在t时刻、x处α方向具有

单位质量的粒子密度分布函数,在t+δt时刻粒子

移动到空间x+Cαδt处,其分布函数为fα(x+

Cαδt,t+δt)。考虑到在流动过程中除了粒子的迁

移和碰撞,还有外压力场存在,对于低速的粘滞流,

外压力克服粘滞力,描述fα(x+Cαδt,t+δt)和

fα(x,t)间演化关系的Boltsmann方程[2]可表为

第25卷 第2期 西南石油学院学报 Vol.25 No.2 2003年 4月 Journal of S outhwest Petroleum Institute Apr 2003 Ξ收稿日期:2002-06-14

基金项目:“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室开放基金(PLN9733)。

作者简介:陈代 (1949-),女(汉族),重庆长寿人,副教授,理学硕士,主要从事物理教学、渗流物理机理及计算物理研究。

f α(x +C αδt ,t +δt )-f α(x ,t )=

Ωαc +B α

δt (3)其中碰撞项Ωαc =(5t f α)c δt 、

外压力项B αδt 分别表示在δt 时间内碰撞、外压力场的存在对α方向粒子密度分布变化的影响。

对f α(x +C αδt ,t +δt )作泰勒级数展开有f α(x +C αδt ,t +δt )=f α(x ,t )+δt [5t f α+

c αi 5i f α]+(δt )2[12

52

t f α+c αi 5t 5i f α+ 12

c αi c αj 52ij f α]+O (δt 3

max )(4)对(4)式取到2阶,考虑低速缓变的情况,忽略(4)式右端中含对时间的求导项,代入(3)式,两边乘以C α,并对粒子运动的所有α方向求和。因为碰撞

过程不引起系统的总动量改变,有∑6

α=1

C αΩα=0。设

外压力场沿x i 方向,压力梯度为5i p ,由在时间δt

内外压力作用对动量增量δ(ρu )i 的关系有

-5i p δt =δ(ρu )i =δt ∑6

α

=0c αi B α

得外压力项B α表示为[4]

B α=0

α=0-1

4c 5i p

α=1,2,61

4c 5i

p

α=3,4,5 (5)

由此可得用张量表述的方程为

5t ρu i +5j

Πij +1252jk T ijk

=-5i p (6)

其中(6)式左端的有关项为

Σ6

α=0c αi f α=ρu i Σ6α=0

c αi c αj f α=Πij

δt Σ6α

=0

c αi c αj c αk f α=T ijk

要由(6)式得到流体运动方程,必须求得f α(x ,t )。由时间弛豫法[2]知(3)式中的(5t f α)c 为

(5t f α)

c

=

f α-f (0)

α

τ

(7)

其中τ表示弛豫时间,f (0)

α

(x ,t )表示在(x ,t )处α方向的局域平衡分布函数。在低Much 数,即

|u |值很小时,由费米分布f (0)α可表为

[3,5]

f (0)

α

=ρ[ω0+ω1(C α?u )+

ω20(C α?u )(C α?u )+ω21(u ?u )](α=1,2, (6)

f (0)

α=ρ(z 0+z 21|u |2) (α=0)

其中ω0、ω1、ω20、ω21、z 0和z 21为待定参数。由非平衡统计力学中Chapman 2Enskog 截断[6]

可得f α与f (0)

α的关系为

f α=f (0)α-τc αi 5i f (0)

α+τ

B α(8)

由正六边形格子的对称性、对流项满足的伽利略不变式条件、以及为保证不出现非物理压力因素,要消除粒子密度对宏观流速u 2的依赖等条件,可求

得局域平衡分布函数f (0)

α的各参数为

ω0=z 0=17 ω1=13c

2

ω20=13c 4 ω21=16c 2

z 21=-1

c

2

这样f (0)

α完全确定,由(8)式f α可确定,且(6)

式表为

5t ρu i +5j ρu i u j =-5i ρ+

ξ5i 5j ρu j +η5j 5j ρu i

(9)

(9)式是描述粘滞流的N 2S 方程,其中ξ=

c 2

2

-δt 2),η=c 2

4(τ-δt 2)。由此知,由已知的流体宏观量—流体密度ρ、流速u 的分布和外压力场,利用

(2)、(3)、(8)式可确定下一时刻流体宏观量。以下针

对Poiseuille 流,给出其LBM 解。

2 由LBM 得到的Poiseuille 管流解

本文所谈的毛细管流满足Knudsen 数K n <0.01条件,管壁处u =0。在圆柱坐标中设外压力场

和流体的流向均沿圆柱毛管的轴向z ,毛管半径为R ,由(9)式,其Poiseuille 流满足的方程为ηρ1r 55r (r 5u 5r )-5p 5z

=0

(11)

(11)式的解析解为

u =u 0(1-r 2

R

2)(12)

其中u 0=-R

2

4ηρ5p

z

。由(8)式以及Poiseuille 管

流的特点,知分布函数f α是r 的函数,表述为

f 0(r )=ρ[

17-1c 2u 2

]f α(r )=ρ[17±13c u +1

2c

2u 2]

τ14c 5p 5z

(α=1,4) 1

8第2期 陈代 : Lattice 2Boltzmann 方法与粘滞流模拟解 

f α(r )=ρ[17+1

6c u ]±τ3ρu 06R 2

r +

τ14c 5p 5z

(α=2,6) f 3(r )=ρ[

17-1

6c u ] τ3ρu 06R 2

r -

τ14c 5p 5z

(α=3,5) (13)由η的表达式知弛豫时间τ应大于δt/

2,以下在满足原边界条件下,采用在毛管外虚拟反向流场的方法确定τ。

图2 毛管边界示意图

原管壁位置用w 标示,A 是毛管内临近管壁w

的格点(见图2)。

设在毛管流场外存在有一反向的压力场,其压力梯度与原毛管内的大小相等,其中的流体流速u ′与原毛管内的流速u 等大反向,仍为Poiseuille 流,即流速分布呈抛物线状,由此知在原管壁位置w 处有u |±R =0,满足原题的边界条件。设

A ′是与A 相邻的w 外的格点之一,它们的坐标分别

为r A =R -3c δt/4和r A ′=R +3c δt/4,在A ′和

A 格点的分布函数间满足Boltsmann 演化方程(3)

f 2(A ′)-f 2(A )=-δt

τ[f 2(A )- f (0)

2(A )]+B 2δt (14)对于Poiseuille 流,在A 、A ′两点的位置处流速

大小相等,流动方向相反,即u A =-u A ′,由(2)式知

应有f 5(A )-f 2(A ′),因此由(13)、(14)两式及η可解得

8τ2-12τδt +3(δt )2

=0

(15)

关于弛豫时间τ的解为

τ=3±34

δt =

3+3

4δt 3-3

4

δt 舍去不适的解τ=

3-34δt ,得τ=3+3

4

δt ≈1.175δt 。δt 代表了粒子在格点间的迁移时间,即

粒子间发生一次碰撞的时间,计算得到的τ与

δt 的

大小关系与要达到局域平衡的条件是吻合的[6]。由

LBM 算出的任一时刻的速率u 由(2)和(13)式给出。图3给出了(12)式表示的Poiseuille 流解析解曲线与LBM 计算结果的比较,二者完全相符。

图3 u/u 0-r 2/R 2曲线

3 结 论

本文应用Lattice 2Boltzmann 方法,由72Bit 的FHP 模型得到了描述粘滞流的N 2S 方程。在小Knudsen 数条件下,给出了Poiseuille 管流的密度分

布函数f α(x ,t )和模拟解,确定了弛豫时间τ,模拟

解与其解析解吻合。

参考文献:

[1] Chen H ,Chen S ,Matthaeus W H.Recovery of the

Navier 2Stokes equations using a lattice 2gas Boltzmann method[J ].Physical review A ,1992,8(45):R5339-5342.

[2] 王竹溪.统计物理学导轮[M ].北京:人民教育出版社,

1965.

[3] Benzi R ,Succi S ,Vergassola M.The Lattice Boltzmann

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hydrodynamic condition for the lattice Boltzmann method [J ].Phys Fliuds ,1995,7(1):203-209.

[5] 李元香,康立山,陈毓屏.格子气自动机[M ].北京:清

华大学出版社,广西:科学技术出版社,1994.

[6] 李如生.平衡与非平衡统计力学[M ].北京:清华大学

出版社,1995.

(编辑 罗先碧)

28西南石油学院学报 2003年

and the strain factor k2is reasonably constant and is not affected by the specimen ligament thickness and loading rate,i.e.,n k is considered as a material constant affecting the ductile crack propagation resistance.According to the Necking Z one Model, the increase in fracture resistance with res pect to loading rate is mainly attributed to the strainΟrate strengthening effect of the material.The Necking Z one Model not only suggests a simple engineering approach of calculating the energy dissipated by the ductile fracture during impact case,but also suggests a simple experimental method of measuring dynamic crack resistance us2 ing dynamic tensile test and static tensile tearing test.

K ey w ords:ductile fracture;crack propagation;necking zone model;mild steel;double cantilever beam s pecimen;im2 pact loading

ANA LYSIS OF THE FACT ORS OF THE CUTTING EFFI2 CIENC Y AB OUT SING LEΟCONE BIT

ZHAO Y an(Scientific and Technology University of Huazhong,Wuhan Hubei430074,China),ZHAN G FuΟrun, GUO Wei.JOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN2 S TI TU T E,V OL.25,N O.2,69-71,2003(IS S N1000-2634,IN CHIN ES E)

Through analyzing the cutting mechanism of the single cone bit,the bottomhole coverage and cutting uniformity of the compacts were researched from three as pects:compact expo2 sure,shape and setting pattern.The cutting structure for the singleΟcone bit was designed,the compact exposure should be higher than the height of rock ridges at bottom hole,phase dif2 ference of the compact in the longitude and latitude directions of the spherical cone should be optimized,and when fitted com2 pacts onto the cone,compacts of different shapes which suit the movement features of s pecific areas on the cone should be select2 ed.

K ey w ords:singleΟcone bit;cutting structure;compact ex2 posure;compact shape

DECISIONΟMAKING ANA LYSIS ON THE SCHEME T O DE2 SIGN AN D MANUFACTURE THE HERRINGB ONE GEAR WHEE L ON FΟ1300MU D PUMP

L I Qin(S outhwest Petroleum Institute,Nanchong Sichuan 637001,China),HUAN G ZhiΟqiang,L IU DeΟming,et al. JOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN S TI TU T E, V OL.25,N O.2,72-75,2003(IS S N1000-2634,IN CHI2 N ES E)

On the basis of analyzing and comparing three kind of schemes including existing runout slot,no runout slot and spliced assembly to design and manufacture the herringbone gear of FΟ1300mud pump which have three carboys and single ef2fect,the three kind of schemes were analyzed by evaluating the strength of gear,the woke life and the cost.The conclusion in2 dicates that the scheme is the excellent to manufacture the her2 ringbone gear which has no runout slot by shaving gear,and the indicator of the scheme was the highest when the ratio of work life of gear and the cost price to manufacture gear was regarded as the weighing indicator.Finally,considering three factors of other of influencing scheme evaluation,by the method of weighted scoring in the value engineering theory,it has been carried on the synthetical analysis,and the mentioned above conclusion has been confirmed by the result further.

K ey w ords:drilling pump;gear;scheme;analysis

CONSTRUCTION SCHEME OF DAZHANGTU O UN DER2 GR OUN D G AS ST ORAGE

CU I LiΟhong(Dagang Oil Field of CNPC,Beijing101149, China),SHU ZhuangΟzhi,Y AN G ShuΟhe,et al.JOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN S TI TU T E,V OL.25, N O.2,76-79,2003(IS S N1000-2634,IN CHIN ES E) Based on the gas reservoir geology comprehensive study, for the design project of Dazhangtuo Underground G as Storage as an example,many engineering methods were discussed by the different reservoirs,and the designed gas storage running basic index according to the using gas regulation of Beijing city, and at the same time making use of the test well and the gas well nodal analysis to determine the gas well proper productivi2 ty,it will provide the theoretical evidence for gas storage project design,it has proved that the scheme of the gas storage was true.

K ey w ords:gas storage;proper productivity;running pro2 ject;storage volume

SOL UTIONS OF LATTICEΟB OLTZMANN METH OD AN D VISCOSIT Y F LOW

CHEN DaiΟxun(S outhwest Petroleum Institute,Nanchong Sichuan637001,China).JOU RNAL O F S OU T HW ES T PET ROL EU M IN S TI TU T E,V OL.25,N O.2,80-82,2003 (IS S N1000-2634,IN CHIN ES E)

NavierΟStokes(NS)equations of viscosity flow were ex2 pressed with LatticeΟBoltzmann method in low Mach number range and a7BitΟFHP model.The population distribution,the function of the density distribution of Poiseuille pipeline flow and the simulating solution was presented.the relaxation timeτwas determined under the small Knudsen number.The solution of the simulation was in agreement with the analytical solution.

K ey w ords:LatticeΟBoltzmann Method;NavierΟStokes e2 quations;density distribution;poiseuille flow

ⅥAbstract 2003

模拟数字信号处理的相关性

模拟数字信号处理的相关性 Paul Hasler 和David V.Anderson 佐治亚州电子与计算机工程技术研究院, 亚特兰大市, GA30332 phasler@https://www.360docs.net/doc/6f5288684.html,, dva@https://www.360docs.net/doc/6f5288684.html, 摘要 我们介绍了模拟数字信号处理的相关性的定义和实时信号处理函数的含义.我们也讨论了模拟计算和数字计算电路中操作运算的平衡行问题,并且展示了模拟数字信号相关性处理系统的构架.该系统在模拟VLSI电路处理中的新特性使用采用可编程单元方法改进模拟信号处理系统成可能。 1.模拟数字信号处理相关性的定义 在最近和将来DSP的应用中, VLSI模拟电路的新特性得到了使用[1,2,3,4,5,6,7]。并且,模拟电路系统具有可编程性,可配置和良好的适应性,同时集成度可以和数学存储单元相比(例如,能将超过10万的加法器集成到单一芯片上)[8,9,10,11,5].通常,单一芯片不会同时具有模拟和可编程特性,模拟电路主要用在前置放大器中,而可编程器件专门用于数字处理域中。因此,我们必须清楚是否要具有数学和模拟信号处理两中特性,或者针对特殊用途选择专门的解决方案。本论文所关注的就是确定问题所在。本文章描述了一种创建模拟数字信号处理系统相关性方案。与简单将各部分拼接起来相对,该系统更能发挥各部分的优势。 本论文中我们定义了模拟数字信号相关性处理的概念(CADSP),并且在实时系统中使用了可编程模拟信号处理和数字信号处理相融合的方法。在现在技术中无论是模拟信号处理还是数字信号处理均不会单独使用,因为现实世界中信号均为模拟量然而大多数的控制器都是数字量。最终问题就是如何区分模拟和数字的界限,如图1所示,使用互动有益方法时,利用模拟/数字计算来形成系统的总体框架。对于计算时模拟量和数字量如何区别,CADSP能灵活地设定。在数学运算和电路计算方面,CADSP是复合信号研究的超集。在模拟系统中增加函数功能性后,我们能改进数字系统的性能,因此这样的整个产品正在研发中。 图1 模拟/数字信号相关性处理的结构图。我们认为从现实传感器中获得信号的模型是模拟的,它需要由计算机处理。相反的数字信号经过执行机构作用于现实。一种方法是将A/D传感器放置在尽量接近被监测信号的位置,将计算机的残差直接输出。另一种交互的方式是通过模拟信号处理,获得简单A/D转换器,减小数字计算机的计算误差的步骤来完成。可以将上述模拟计算和A/D转换器组合起来组成复杂的A/D转换器,与引入信号的字面地图相比它能提供更多的信息(如傅立叶系数,音位等)。模数界限的确定特殊应用的需要。 对模数界限划分的讨论将会占用数篇论文。该方法的应用领域包括语音处理,多维信号处理,雷达波计算,会话处理和图像处理和识别。下面的部分进行结论分析,过程分析并讨论能源消耗的含义,生产量和工程设计时间。第二部分讨论当前技术环境和模数信号处理可行性融合方式的改进。第三部分对模拟信号处理能力进行了总结。第四部分对已给定系统的解决方案进行了比较和讨论。在这一部分,将对相关的论文进行致谢。

模拟信号和数字信号的特点分别是什么

模拟信号和数字信号的特点分别是什么

第一章 复 习 题 1、模拟信号和数字信号的特点分别是什么? 2、设数字信号码元时间长度为1s μ,如采用四电平传输,求信息传输速率及符号速率。 3、接上题,若传输过程中2秒误1个比特,求误码率。 4、假设频带宽度为1024kHz ,可传输2048s kbit /的比特率,试问其频带利用率为多少? 第一章 复习题答案 1、答:模拟信号的特点是幅度取值是连续的。 数字信号的特点是幅度取值是离散的。 2、答:符号速率为 Bd t N B B 661010 1 1=== - 信息传输速率为 s Mbit s bit M N R B b /2/1024log 10log 6262=?=?== 3、答:误码率=发生误码个数/传输总码元数 7 6 105.210221-?=??= 4、答: Hz s bit //21010241020483 3 =??==频带宽度信息传输速率η 第二章 复 习 题 1、某模拟信号频谱如题图2.1所示,求满足抽样定理时的抽样频率s f 。若kHz f s 10=,试 画出抽样信号的频谱,并说明此频谱出现什么现

象? 2、画出9=l 的均匀量化信噪比曲线(忽略过载区内的量化噪声功率)。 3、画出6.87,7==A l 的A 律压缩特性的非均匀量化信噪比曲线。 4、为什么A 律压缩特性一般A 取87.6。 5、A 律13折线编码器,8=l ,一个样值为? =93S i ,试 将其编成相应的码字,并求其编码误差与解码误 差。 6、A 律13折线编码器,8=l ,过载电压mV U 4096=,一个样值为mV u S 796-=,试将其编成相应的码字,并求 其编码电平与解码电平。 第二章 复 习 题 答 案 1、kHz f f B kHz f kHz f M M 415,5,10 =-=-=== B f <0 ∴此信号为低通型信号 满足抽样定理时,应有 kHz f f M s 10522=?=≥

数字信号处理总结与-习题(答案

对模拟信号(一维信号,是时间的函数)进行采样后,就是 离散 信号,再进行幅度量化后就是 数字信号。2、若线性时不变系统是有因果性,则该系统的单位取样响应序列h(n)应满足的充分必要条件是 当n<0时,h(n)=0 。3、序列)(n x 的N 点DFT 是)(n x 的Z 变换在 单位圆 的N 点等间隔采样。4、)()(5241 n R x n R x ==,只有 当循环卷积长度L ≥8 时,二者的循环卷积等于线性卷积。5、已知系统的单位抽样响应为h(n),则系统稳定的充要条件是 ()n h n ∞ =-∞ <∞ ∑ 6、用来计算N =16点DFT ,直接计算需要(N 2 )16*16=256_次复乘法,采用基2FFT 算法, 需要__(N/2 )×log 2N =8×4=32 次复乘法。7、无限长单位冲激响应(IIR )滤波器的基本结构有直接Ⅰ型,直接Ⅱ型,_级联型_和 并联型_四种。8、IIR 系统的系统函数为)(z H ,分别用直接型,级联型,并联型结构实现,其中 并 联型的运算速度最高。9、数字信号处理的三种基本运算是:延时、乘法、加法 10、两个有限长序列 和 长度分别是 和 ,在做线性卷积后结果长度是__N 1+N 2-1_。11、N=2M 点基2FFT ,共有 M 列蝶形, 每列有N/2 个蝶形。12、线性相位FIR 滤波器的零点分布特点是 互为倒数的共轭对 13、数字信号处理的三种基本运算是: 延时、乘法、加法 14、在利用窗函数法设计FIR 滤波器时,窗函数的窗谱性能指标中最重要的是___过渡带宽___与__阻带最小衰减__。16、_脉冲响应不变法_设计IIR 滤波器不会产生畸变。17、用窗口法设计FIR 滤波器时影响滤波器幅频特性质量的主要原因是主瓣使数字滤波器存在过渡带,旁瓣使数字滤波器存在波动,减少阻带衰减。18、单位脉冲响应分别为 和 的两线性系统相串联,其等效系统函数时域及频域表达式分别是h(n)=h 1(n)*h 2(n), =H 1(e j ω )× H 2(e j ω )。19、稳定系统的系统函数H(z)的收敛域包括 单位圆 。20、对于M 点的有限长序列x(n),频域采样不失真的条件是 频域采样点数N 要大于时域采样点数M 。 1、下列系统(其中y(n)为输出序列,x(n)为输入序列)中哪个属于线性系统?( y(n)=x(n 2 ) ) A.窗函数的截取长度增加,则主瓣宽度减小,旁瓣宽度减小 B.窗函数的旁瓣相对幅度取决于窗函数的形状,与窗函数的截取长度无关 C.为减小旁瓣相对幅度而改变窗函数的形状,通常主瓣的宽度会增加 D.窗函数法能用于设计FIR 高通滤波4、因果FIR 滤波器的系统函数H(z)的全部极点都在(z = 0 )处。6、已知某序列z 变换的收敛域为|z|<1,则该序列为(左边序列)。7、序列)1() (---=n u a n x n ,则)(Z X 的收敛域为(a Z <。8、在对连续信号均匀 采样时,要从离散采样值不失真恢复原信号,则采样周期T s 与信号最高截止频率f h 应满足关系(T s <1/(2f h ) ) 9、 )()(101n R n x =,)()(72n R n x =,用DFT 计算二者的线性卷积,为使计算量尽可能的少,应使DFT 的长度N 满足 (16=N )。10、线性相位FIR 滤波器有几种类型( 4) 。11、在IIR 数字滤波器的设计中,用哪种方法只适 合于片断常数特性滤波器的设计。(双线性变换法)12、下列对IIR 滤波器特点的论述中错误的是( C )。 A .系统的单位冲激响应h(n)是无限长的B.结构必是递归型的C.肯定是稳定的D.系统函数H(z)在有限z 平面(0<|z|<∞)上有极点 13、有限长序列h(n)(0≤n ≤N-1)关于τ= 2 1 -N 偶对称的条件是(h(n)=h(N-n-1))。14、下列关于窗函数设计法的说法中错误的是( D )。A.窗函数的截取长度增加,则主瓣宽度减小,旁瓣宽度减小 B.窗函数的旁瓣相对幅度取决于窗函数的形状,与窗函数的截取长度无关 C.为减小旁瓣相对幅度而改变窗函数的形状,通常主瓣的宽度会增加 D.窗函数法不能用于设计FIR 高通滤波器 15、对于傅立叶级数而言,其信号的特点是(时域连续非周期,频域连续非周期)。

如何确定岩体的粘聚力c和内摩擦角φ

如何确定岩体的粘聚力c和内摩擦角φ 岩质边坡设计计算时经常用到的两个参数:粘聚力c,内摩擦角φ。 岩块的粘聚力c,内摩擦角φ可以直接通过直剪、单轴压缩或三轴压缩试验确定, 岩体的粘聚力c,内摩擦角φ如何确定呢??? 《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002第4.5.4条规定: 岩体内摩擦角可由岩块内摩擦角标准值按岩体裂隙发育程度乘以表4.5.4所列的折减系数确定。 表4.5.4 边坡岩体内摩擦角折减系数 边坡岩体特性内摩擦角折减系数 裂隙不发育 0.90~0.95 裂隙较发育 0.85~0.90 裂隙发育 0.80~0.85 碎裂结构 0.75~0.80 这里只给出了边坡岩体内摩擦角的折减系数,而没有提到岩体粘聚力的折减问题。只有内摩擦角没有粘聚力怎么计算呢?后面的4.5.5条给出了等效内摩擦角的估算方法,用等效内摩擦角自然就不需要用粘聚力。既然这样,4.5.4条的规定又有什么意义呢??? danuel朋友上传的

《三峡库区三期地质灾害防治重庆市江北区陈家馆危岩规划勘查报告》 4.1.2.1岩体性质指标的标准值一节中提到 “根据《工程地质勘察规范》DB50/5005-1998第8.3.1和第8.3.3有关规定: 岩石物理指标标准值可视为岩体物理指标标准值;岩体内摩擦角标准值可由岩 石内摩擦角标准值根据岩体完整性乘以0.80~0.95的折减系数确定;岩体粘 聚力标准值由岩石粘聚力标准值乘以0.20~0.30的折减系数确定。” 我手头没有重庆市地方标准《工程地质勘察规范》DB50/5005-1998因此没有查 到其原文,不过从筑龙上下到了重庆地标《工程地质勘察规范》DB50/5005-19 98的升级替代版本重庆地标《工程地质勘察规范》DBJ50-043-2005。在重庆地 标《工程地质勘察规范》DBJ50-043-2005中我没有找到关于由岩块粘聚力和内 摩擦角折减估算岩体粘聚力和内摩擦角的内容。地方规范,不具有通用性,只 能参考,1998已经废止,2005中删除了想关的内容,也没有添加新的规定。 现在连个参考也没有了。。。 各位朋友在确定岩体的粘聚力c,内摩擦角φ时是如何处理的呢??? 请说出你的做法和依据,或者提出自己的观点,重奖!!!!!!!! njzy0532版主所提问题确实带有普遍性,遇到这种情况,我一般会这样确定: 1、按国标《工程岩体分级标准》GB50218-94的规定对工程岩体进行质量分级; 2、依据岩体基本质量级别,查上述规范附录C表C.0.1,可经验确定岩体的抗剪断峰值强度(粘聚力c和内摩擦角φ),还可以按表C.0.2确定岩体结构面抗剪断峰值强度;

模拟信号和数字信号的对比

模拟信号是将源信号的一些特征未经编码直接通过载波的方式发出,是连续的数字信号则是通过数学方法对原有信号进行处理,编码成二进制信号后,再通过载波的方式发送编码后的数字流,是离散的特点:模拟信号:将26个字母对应26种不同的颜色要传递时用不同颜色的滤光片改变电筒射出的光的颜色这里就会表现出模拟信号不可靠(容错性差、易受干扰)的缺点人对颜色的识别可能会有偏差大气对不同颜色的光线吸收程度不同数字信号:将26个字母编码成二进制数字(可参考莫尔斯电码)通过电筒光线的闪烁来传递信号由于光线的闪烁很容易分辨且不容易受到干扰这个通信方案的可靠性就比模拟信号更强模拟信号指幅度的取值是连续的(幅值可由无限个数值表示)。时间上连续的模拟信号连续变化的图像(电视、传真)信号等,时间上离散的模拟信号是一种抽样信号,数字信号指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用。1.模拟通信模拟通信的优点是直观且容易实现,但存在两个主要缺点。(1)保密性差模拟通信,尤其是微波通信和有线明线通信,很容易被窃听。只要收到模拟信号,就容易得到通信内容。(2)抗干扰能力弱电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰,噪声和信号混合后难以分开,从而使得通信质量下降。线路越长,噪声的积累也就越多2.数字通信(1)数字化传输与交换的优越性①加强了通信的保密性。②提高了抗干扰能力。数字信号在传输过程中会混入杂音,可以利用电子电路构成的门限电压(称为阈值)去衡量输入的信号电压,只有达到某一电压幅度,电路才会有输出值,并自动生成一整齐的脉冲(称为整形或再生)。较小杂音电压到达时,由于它低于阈值而被过滤掉,不会引起电路动作。因此再生的信号与原信号完全相同,除非干扰信号大于原信号才会产生误码。为了防止误码,在电路中设置了检验错误和纠正错误的方法,即在出现误码时,可以利用后向信号使对方重发。因而数字传输适用于较远距离的传输,也能适用于性能较差的线路。③可构建综合数字通信网。采用时分交换后,传输和交换统一起来,可以形成一个综合数字通信网。(2)数字化通信的缺点①占用频带较宽。因为线路传输的是脉冲信号,传送一路数字化语音信息需占20?64kHz的带宽,而一个模拟话路只占用4kHz带宽,即一路PCM信号占了几个模拟话路。对某一话路而言,它的利用率降低了,或者详它对线路的要求提高了。②技术要求复杂,尤其是同步技术要求精度很高。接收方要能正确地理解发送方的意思,就必须正确地把每个码元区分开来,并且找到每个信息组的开始,这就需要收发双方严格实现同步,如果组成一个数字网的话,同步问题的解决将更加困难。③进行模/数转换时会带来量化误差。随着大规模集成电路的使用以及光纤等宽频带传输介质的普及,对信息的存储和传输,越来越多使用的是数字信号的方式,因此必须对模拟信号进行模/数转换,在转换中不可避免地会产生量化误差数字信号与模拟信号的区别不在于该信号使用哪个波段(C、KU)进行转发,而在于信号采用何种标准进行传输。如:亚卫2号C波段转发器上是我国省区卫星数字电视节目,它所采用的标准是MPEG-2-DVBS。数字信号与模拟信号的区别不在于该信号使用哪个波段(C、KU)进行转发,而在于信号采用何种标准进行传输。如:亚卫2号C波段转发器上是我国省区卫星数字电视节目,它所采用的标准是MPEG-2-DVBS。模拟信号与数字信号(1)模拟信号与数字信号不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输:模拟数据一般采用模拟信号(AnalogSignal),例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波),或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示;数字数据则采用数字信号(DigitalSignal),例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1,用恒定的负电压表示二进制数0),或光脉冲来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时,电磁波本身既是信号载体,同时作为传输介质;而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时,它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。当数字信号采用断

基于matlab的模拟信号数字化仿真.

基于matlab的模拟信号数字化仿真 作者:李亚琼 学号:1305160425

摘要 本文研究的主要内容模拟信号数字化Matlab软件仿真。若信源输出的是模拟信号,如电话传送的话音信号,模拟摄像机输出的图像信号等,若使其在数字信道中传输,必须在发送端将模拟信号转换成数字信号,即进行A/D变换,在接收端则要进行D/A变换。模拟信号数字化由抽样、量化、编码三部分组成。由于数字信号的传送具有稳定性好,可靠性高,方便传送和传送等诸多优点,使得被广泛应用到各种技术中。不仅如此,Matlab仿真软件是常用的工具之一,可用于通信系统的设计和仿真。在科研教学方面发挥着重要的作用。Matlab有诸多优点,编程简单,操作容易、处理数据迅速等。 本文主要阐述的是模拟信号数字化的理论基础和实现方法。利用Matlab提供的可视化工具建立了数字化系统的仿真模型,详细讲述了抽样、量化、编码的设计,并指出了在仿真建模中要注意的问题。在给定的仿真条件下,运行了仿真程序,得到了预期的仿真结果。 关键词:Matlab、模拟信号数字化、仿真 1.1基本原理 模拟信号的数字传输是指把模拟信号先变换为数字信号后,再进行传输。由于与模拟传输相比,数字传输有着众多优点,因而此技术越来越受到重视。此变化成为A/D变换。A/D变换是把模拟基带信号变换喂数字基带信号,尽管后者的带宽会比前者大得很多,但本质上仍属于基带信号。这种传输可直接采用基带传输,或经过熟悉调制后再做频带传输。A/D变化包括抽样、量化、编码三个步骤,如图。 图1.模拟信号数字化 1.1.1抽样定理 抽样就是把模拟信号在时间上的连续变成离散的抽样值。而能不能用这一系列抽样值重新恢复原信号,就需要抽样定理来解决了。所以说,如果我们要传输模拟信号,可以通过传输抽样定理的抽样值来实现而不是非要传输原本的模拟信号。模拟信号数字化的理论基础就是抽样定理,抽样定理的作用不言而喻。 抽样定理:设时间连续信号) f,其最高截止频率为m f,如果用时间间 (t

如何确定岩体的粘聚力c和内摩擦角φ

如何确定岩体的粘聚力c和内摩擦角? 岩质边坡设计计算时经常用到的两个参数:粘聚力C,内摩擦角? 岩块的粘聚力C ,内摩擦角_?可以直接通过直剪、单轴压缩或三轴压缩试验确 疋, 岩体的粘聚力c,内摩擦角_?如何确定呢??? 《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002第4.5.4条规定: 岩体内摩擦角可由岩块内摩擦角标准值按岩体裂隙发育程度乘以表4.5.4所列 的折减系数确定。 表4.5.4 边坡岩体内摩擦角折减系数 边坡岩体特性内摩擦角折减系数 裂隙不发育0.90?0.95 裂隙较发育0.85?0.90 裂隙发育0.80?0.85 碎裂结构0.75?0.80 这里只给出了边坡岩体内摩擦角的折减系数,而没有提到岩体粘聚力的折减问 题。只有内摩擦角没有粘聚力怎么计算呢?后面的4.5.5条给出了等效内摩擦角的估算方法,用等效内摩擦角自然就不需要用粘聚力。既然这样, 4.5.4条 的规定又有什么意义呢???

danuel朋友上传的 《三峡库区三期地质灾害防治重庆市江北区陈家馆危岩规划勘查报告》 4.121岩体性质指标的标准值一节中提到 “根据《工程地质勘察规范》DB50/5005-1998第8.3.1和第8.3.3有关规定: 岩石物理指标标准值可视为岩体物理指标标准值;岩体内摩擦角标准值可由岩 石内摩擦角标准值根据岩体完整性乘以0.80?0.95的折减系数确定;岩体粘 聚力标准值由岩石粘聚力标准值乘以0.20?0.30的折减系数确定。” 我手头没有重庆市地方标准《工程地质勘察规范》DB50/5005-1998因此没有查到其原文,不过从筑龙上下到了重庆地标《工程地质勘察规范》DB50/5005-19 98的升级替代版本重庆地标《工程地质勘察规范》DBJ50-043-2005。在重庆地 标《工程地质勘察规范》DBJ50-043-2005中我没有找到关于由岩块粘聚力和内摩擦角折减估算岩体粘聚力和内摩擦角的内容。地方规范,不具有通用性,只能参考,1998已经废止,2005中删除了想关的内容,也没有添加新的规定。现在连个参考也没有了。。。 各位朋友在确定岩体的粘聚力c,内摩擦角?时是如何处理的呢??? 请说出你的做法和依据,或者提出自己的观点,重奖!!!!!!!! njzy0532版主所提问题确实带有普遍性,遇到这种情况,我一般会这样确定: 1、按国标《工程岩体分级标准》GB50218-94的规定对工程岩体进行质量分级; 2、依据岩体基本质量级别,查上述规范附录C表C.0.1 ,可经验确定岩体的抗剪 断峰值强度(粘聚力c和内摩擦角? ),还可以按表C.0.2确定岩体结构面抗剪 断峰值强度;

模拟信号和数字信号的优缺点

模拟信号和数字信号的优缺点 模拟信号好还是数字信号好,很多人都会说数字信号,但为 什么数字信号好呢?那就有相当一部分人答不出来了,究竟模拟信 号和数字信号的优缺点在哪呢? 模拟通信的优点是直观且容易实现,但存在两个主要缺点。 1)保密性差 模拟通信,尤其是微波通信和有线明线通信,很容易被窃听。只要收到模拟信号,就容易得到通信内容。 2)抗干扰能力弱 电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部 的各种噪声干扰,噪声和信号混合后难以分开,从而使得通信质量 下降。线路越长,噪声的积累也就越多 3)不适宜远距离传输 数字化传输优点 1)加强了通信的保密性。 2)提高了抗干扰能力。 3)可构建综合数字通信网。采用时分交换后,传输和交换 统一起来,可以形成一个综合数字通信网 4)适宜远距离传输

由于数字信号在传输过程中可以不断地通过整形和判决再生,因此它可以实现无噪声积累和无非线性失真的高质量长途传输。光 纤所具有的极宽传输带宽和极小传输损耗,使数字通信的广泛应用 成为可能。数字视频光传输与传统的模拟光传输相比,具有如下显 著特性: 1)可级联,随距离的增加,SNR信噪比不会下降。 2)由于是数字传输方式,采用数字编码纠错方式,具有高 稳定性和高可靠性。 3)多路信号同传时,采用数字时分复用技术(TMD),不会 产生模拟传输时的交调失真。 4)稳定性好,环境适应性高,比模拟传输系统易于维护与 调节。 5)易于实现大容量传输,且性价比高。 6)采用无压缩编码,图像信号质量高,达广播级。 在传输中,如视频监控,数据传输等,基本上都是由光端机 来进行的,而视频监控中采用最多的则是视频光端机这类传输设备。

等效静力法模拟风荷载的探讨

等效静力法模拟风荷载的探讨 摘要:本文应用CAESAR II软件采用等效静力法模拟风荷载,详细介绍如何编辑风荷载校核工况,进行加入风荷载的一次应力校核和导向支架的受力评定。 关键词:CAESAR II 风荷载校核管道工况编辑; Discussion on Simulating Wind Load with Equivalent Static Method ZHANG Xian-yue LIU Junchen (CPECC East-china Design Branch,Qingdao 266071,China) Abstract:The paper uses the equivalent static method to simulate the wind load in CAESARII software,particularly presents how to edit the wind load checking condition,and provides the method to how to consider the the primary stress of wind load and the forces of the guide supports. Key words:CAESAR II;wind load;check;pipeline;edit condition; CAESARII软件是由美国COADE公司研制开发的专业管道应力分析软件,它是以梁单元模型为基础的有限元分析程序,它可以进行静力分析也可以进行动力分析[1]。在炼油厂中,管道在工作状态下,除了要承受压力、重力、其他持续荷载作用,还要承受风荷载偶然荷载的作用,ASME B31.3[2]和GB50316[3]要求偶然荷载产生的一次应力不得超过操作状态许用受力的1.33倍。严格的说,风荷载属于动力荷载,应该采用动力学方法进行分析。但是由于动力分析方法过于复杂,难以应用于实际工程设计,所以风荷载计算时,可以采用等效静力法分析计算。该方法将风的荷载作用转化为等效静力荷载,然后采用静力方法进行分析[1]。 一、风荷载的输入 下面以某炼油厂的常减压装置常压塔顶油气线为例,举例说明风荷载的校核方法。根据常减压装置所在地的气象数据,确定基本风压值[4]和地面粗糙度[4]的类别,计算不同高度对应的风压值,输入到CAESAR II风荷载数据表中。考虑到风方向的不确定性,通常将东南西北四个方向的风全部引入到分析模型中,并进行相应的偶然工况编辑,完成受力校核计算。如图1所示填入风荷载和对应高度值: 图1 二、风荷载的工况编辑

数字信号与模拟信号的特点

信号数据可以用于表示任何信息,如符号、文字、语音、图像等,从表现形式上可归结为两类:模拟信号和数字信号。模拟信号与数字信号的区别可根据幅度取什是否离散来确定。模拟信号指幅度的取值是连续的(幅值可由无限个数值表示)。时间上连续的模拟信号连续变化的图像(电视、传真)信号等,如图1-1(a)所示。时间上离散的模拟信号是一种抽样信号,如图1-1(b)所示,它是对图1-1(a)的模拟信号每隔时间T抽样一次所得到的信号,虽然其波形在时间上是不连续的,但其幅度取值是连续的,所以仍是模拟信号,称之为脉冲幅度调制(PAM,简称脉幅调制)信号。 数字信号指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理,所以得到广泛的应用。1.模拟通信 模拟通信的优点是直观且容易实现,但存在两个主要缺点。 (1)保密性差 模拟通信,尤其是微波通信和有线明线通信,很容易被窃听。只要收到模拟信号,就容易得到通信内容。 (2)抗干扰能力弱 电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰,噪声和信号混合后难以分开,从而使得通信质量下降。线路越长,噪声的积累也就越多。 2.数字通信 (1)数字化传输与交换的优越性 ①加强了通信的保密性。语音信号经A/D变换后,可以先进行加密处理,再进行传输,在接收端解密后再经D/A变换还原成模拟信号。 数字加密处理可简单描述如下,Y1表示语音变成的数字信号Y1=1011101100001,采用8位密码C=10001101。在送到传输线路之前,将密码“加”到语音码中去,X=Y1+C(密码C连续重复),则传输的数字信号为 X=Y1+C=1011101100001 Y1 +1000110110001 C ————————————— 0011011010000 X 显然X≠Y1,即便有人窃听到X码,也不能马上得到Y1码。在接收端,只要再将相同密码C与数码X相加,就能丰碑成原来的语音数码Y1,即 Y1=X+C=0011011010000 X +1000110110001 C ————————————— 1011101100001 Y1 可见,语音数字化为加密处理提供了十分有利的条件,且密码的位数越多,破译密码就越困难。 ②提高了抗干扰能力。数字信号在传输过程中会混入杂音,可以利用电子电路构成的门限电压(称为阈值)去衡量输入的信号电压,只有达到某一电压幅度,电路才会有输出值,并自动生成一整齐的脉冲(称为整形或再生)。较小杂音电压到达时,由于它低于阈值而被过

通信原理课程设计模拟信号的数字化处理综述

课程设计报告 课程设计名称:通信系统原理系:三系 学生姓名:张梦瑶 班级:11通信工程1班学号:20110306111 成绩: 指导教师:吴琼 开课时间:2013-2014学年一学期

一、课程设计目的 本课程是为通信工程专业本科生开设的专业必修课,结合学生的专业方向的理论课程,充分发挥学生的主动性,使学生掌握应用MATLAB或者SYSTEMVIEW等仿真软件建立通信系统,巩固理论课程内容,规范文档的建立,培养学生的创新能力,并能够运用其所学知识进行综合的设计。 通信系统原理的课程设计是对通信系统仿真软件、课程学习的综合检验,配合理论课的教学,让学生亲自参加设计、仿真、验证通信系统的一般原理、调制解调原理、信号传输及受噪声影响等方面的知识点。 二、设计选题 模拟信号的数字化处理 三、具体要求 a.熟悉模拟信号数字化的处理步骤:抽样、量化、编码; b.模拟信号的抽样过程,理解抽样频率的变化对抽样信号的影响; c.用MATLAB或其它EDA工具软件对PCM编码进行使用A律和μ律的压缩和扩张进行软件仿真; d.PCM的8位编码C1C2C3C4C5C6C7C8 e.仿真实现增量调制的过程和并理解噪声产生的原理。 四、进度安排 1、星期一查阅资料,确定选题和软件,思考总体设计方案; 2、星期二熟悉软件的编程环境; 3、星期三总体设计方案的确定与设计; 4、星期四各部分的具体实现(程序调试并程序注释); 5、星期五整理完成设计报告的电子版,并答辩。 五、成绩评定办法 总成绩由平时成绩(考勤与课堂表现)、程序设计成绩和报告成绩三部分组成,各部分比例为30%,50%,20%。 (1)平时成绩:无故旷课一次,平时成绩减半;无故旷课两次平时成绩为0分,无故旷课三次总成绩为0分。迟到15分钟按旷课处理。

模拟信号和数字信号的特点分别是什么

第一章 复 习 题 1、模拟信号和数字信号的特点分别是什么? 2、设数字信号码元时间长度为1s μ,如采用四电平传输,求信息传输速率及符号速率。 3、接上题,若传输过程中2秒误1个比特,求误码率。 4、假设频带宽度为1024kHz ,可传输2048s kbit /的比特率,试问其频带利用率为多少? 第一章 复习题答案 1、答:模拟信号的特点是幅度取值是连续的。 数字信号的特点是幅度取值是离散的。 2、答:符号速率为 Bd t N B B 661010 11===- 信息传输速率为 s Mbit s bit M N R B b /2/1024log 10log 6262=?=?== 3、答:误码率=发生误码个数/传输总码元数 76105.210 221-?=??= 4、答:Hz s bit //210 102410204833 =??==频带宽度信息传输速率η 第二章 复 习 题 1、某模拟信号频谱如题图2.1所示,求满足抽样定理时的抽样频率s f 。若kHz f s 10=,试 画出抽样信号的频谱,并说明此频谱出现什么现象? 2、画出9=l 的均匀量化信噪比曲线(忽略过载区内的量化噪声功率)。 3、画出6.87,7==A l 的A 律压缩特性的非均匀量化信噪比曲线。 4、为什么A 律压缩特性一般A 取87.6。 5、A 律13折线编码器,8=l ,一个样值为?=93S i ,试将其编成相应的码字,并求其编码误差与解码误差。 6、A 律13折线编码器,8=l ,过载电压mV U 4096=,一个样值为mV u S 796-=,试将其编

成相应的码字,并求其编码电平与解码电平。 第二章 复 习 题 答 案 1、kHz f f B kHz f kHz f M M 415,5,100=-=-=== B f <0 ∴此信号为低通型信号 满足抽样定理时,应有 kHz f f M s 10522=?=≥ 若kHz f s 10=,抽样信号的频谱为: 此频谱的一次下边带与原始频带重叠,即没有防卫带。 2、 e e e x x x N N S N l lg 2059lg 205123lg 20lg 203lg 20)/(512 ,9q +=+?=+?===均匀 3、 x x x N N S A N l q lg 2047lg 201283lg 20lg 203lg 20)/(6 .87,128,7+=+?=+?====均匀 246.87ln 16.87lg 20ln 1lg 20=+=+=A A Q )39lg 20(dB x -≤

数字信号处理习题及答案

三、计算题 1、已知10),()(<<=a n u a n x n ,求)(n x 的Z 变换及收敛域。 (10分) 解:∑∑∞ =-∞ -∞=-= = )()(n n n n n n z a z n u a z X 1 111 )(-∞=--== ∑ az z a n n ||||a z > 2、设)()(n u a n x n = )1()()(1--=-n u ab n u b n h n n 求 )()()(n h n x n y *=。(10分) 解:[]a z z n x z X -=? =)()(, ||||a z > []b z a z b z a b z z n h z H --=---= ?=)()(, ||||b z > b z z z H z X z Y -= =)()()( , |||| b z > 其z 反变换为 [])()()()()(1n u b z Y n h n x n y n =?=*=- 3、写出图中流图的系统函数。(10分) 解:2 1)(--++=cz bz a z H 2 1124132)(----++= z z z z H 4、利用共轭对称性,可以用一次DFT 运算来计算两个实数序列的DFT ,因而可以减少计算量。设都是N 点实数序列,试用一次DFT 来计算它们各自的DFT : [])()(11k X n x DFT = []) ()(22k X n x DFT =(10分)。 解:先利用这两个序列构成一个复序列,即 )()()(21n jx n x n w +=

即 [][])()()()(21n jx n x DFT k W n w DFT +== []()[]n x jDFT n x DFT 21)(+= )()(21k jX k X += 又[])(Re )(1n w n x = 得 [])(})({Re )(1k W n w DFT k X ep == [] )())(()(2 1*k R k N W k W N N -+= 同样 [])(1 })({Im )(2k W j n w DFT k X op == [] )())(()(21*k R k N W k W j N N --= 所以用DFT 求出)(k W 后,再按以上公式即可求得)(1k X 与)(2k X 。 5、已知滤波器的单位脉冲响应为)(9.0)(5n R n h n =求出系统函数,并画出其直接型 结构。(10分) 解: x(n) 1-z 1-z 1-z 1-z 1 9.0 2 9.0 3 9.0 4 9.0 y(n) 6、略。 7、设模拟滤波器的系统函数为 31 11342)(2+-+=++=s s s s s H a 试利用冲激响应不变法,设计IIR 数字滤波器。(10分) 解 T T e z T e z T z H 31111)(-------=

系统工程复习题及答案

《系统工程》复习题及答案 第一章 一、名词解释 1.系统:系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所构成,具有特定功能、结构和环境的整体。 2.系统工程:用定量与定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题,无论是系统的设计或组织的建立,还是系统的经营管理,都可以统一的看成是一类工程实践,统称为系统工程。 3.自然系统:自然系统主要指由自然物(动物、植物、矿物、水资源等)所自然形成的系统,像海洋系统、矿藏系统等。 4.人造系统:人造系统是根据特定的目标,通过人的主观努力所建成的系统,如生产系统、管理系统等。 5.实体系统:凡是以矿物、生物、机械和人群等实体为基本要素所组成的系统称之为实体系统。 6.概念系统:凡是由概念、原理、原则、方法、制度、程序等概念性的非物质要素所构成的系统称为概念系统。 二、判断正误 1.管理系统是一种组织化的复杂系统。( T ) 2.大型工程系统和管理系统是两类完全不同的大规模复杂系统。( F ) 3.系统的结构主要是按照其功能要求所确定的。( F ) 4.层次结构和输入输出结构或两者的结合是描述系统结构的常用方式。( T) 三、简答 1.为什么说系统工程时一门新兴的交叉学科? 答:系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的一门交叉学科。它是把自然科学和社会科学的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据总体协调的需要,有机地联系起来,把人们的生产、科研或经济活动有效地组织起来,应用定量分析和定性分析相结合的方法和电子计算机等技术工具,对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务,从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的,以便最充分填发挥人力、物力的潜力,通过各种组织管理技术,使局部和整体之间的关系协调配合,以实现系统的综合最优化。 系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一座沟通的桥梁。现代数学方法和计算机技术,通过系统工程,为社会科学研究增加了极为有用的定量方法、模型方法、模拟实验方法和优化方法。系统工程为从事自然科学的工程技术人员和从事社会科学的研究人员的相互合作开辟了广阔的道路。 2.简述系统的一般属性 答: (1)整体性:整体性是系统最基本、最核心的特征,是系统性最集中的体现; (2)关联性:构成系统的要素是相互联系、相互作用的;同时,所有要素均隶属于系统整体,并具有互动关系。关联性表明这些联系或关系的特性,并且形成了系统结构问题的基础; (3)环境适应性:任何一个系统都处于一定的环境之中,并与环境之间产生物质、能量和信息的交流。环境的变化必然会引起系统功能及结构的变化。 除此之外,很多系统还具有目的性、层次性等特征。

模拟信号与数字信号的特点

第1章概述 一、模拟信号与数字信号的特点 模拟信号——幅度取值是连续的连续信号 离散信号 数字信号——幅度取值是离散的二进码 多进码 连续信号 离散信号 ●数字信号与模拟信号的区别是根据幅度取值上是否离散而定的。 ●离散信号与连续信号的区别是根据时间取值上是否离散而定的。 二、模拟通信与数字通信 ●根据传输信道上传输信号的形式不同,通信可分为 模拟通信——以模拟信号的形式传递消息(采用频分复用实现多路通信)。 数字通信——以数字信号的形式传递消息(采用时分复用实现多路通信)。 ●数字通信传输的主要对象是模拟话音信号等,而信道上传输的一般是二进制的数字信 号。 所要解决的首要问题 模拟信号的数字化,即模/数变换(A/D变换) 三、数字通信的构成 ●话音信号的基带传输系统模型 四、数字通信的特点 1、抗干扰能力强,无噪声积累 对于数字通信,由于数字信号的幅值为有限的离散值(通常取二个幅值),在传输过程中受到噪声干扰,当信噪比还没有恶化到一定程度时,即在适当的距离,采用再生的方法,再生成已消除噪声干扰的原发送信号。由于无噪声积累,可实现长距离、高质量的传输。

2、便于加密处理 3、采用时分复用实现多路通信 4、设备便于集成化、小型化 5、占用频带较宽 五、数字通信系统的主要性能指标 ● 有效性指标 P7 ·信息传输速率——定义、公式l n f f s B ??=、物理意义 ·符号传输速率——定义、公式(B B t N 1= )、关系:M N R B b 2 log = ·频带利用率——是真正用来衡量数字通信系统传输效率的指标(有效性) 频带宽度符号传输速率= η Hz Bd / 频带宽度 信息传输速率= η Hz s bit // ● 可靠性指标 P8 ·误码率——定义 ·信号抖动 例1、设信号码元时间长度为s 7106-?,当(1)采用4电平传输时,求信息传输速率和符号传输速率。(2)若系统的带宽为2000kHz ,求频带利用率为多少Hz s bit //。 解:(1)符号传输速率为 Bd t N B B 6 7 1067.110 611?=?= = - 数据传信速率为 s Mbit M N R B b /34.34log 1067.1log 2 6 2 =??== (2)Hz s bit //67.110 20001034.33 6=??= = 频带宽度 信息传输速率η 例2、接上题,若传输过程中2秒误1个比特,求误码率(误比特率)。 解:误码率(误比特率)=差错比特数/传输总比特数 7 6 10 5.110 34.321-?=??=

培训的方法——游戏与模拟法123

培训的方法——游戏与模拟法 游戏与模拟法日益受到越来越多的教师和学生的喜欢。学生们欣赏它的趣味性,教师们则认为它在激发学生的学习动机和提高学习的吸引力方面具有无法比拟的优势。 在培训中,游戏与模拟应用广泛。它可用来为新学生介绍课程,也能为专家们传递知识;它们可用来进行高级培训,也可用来初级培训。并且,尽管已流行了几十年,它们的应用领域仍在不断扩大和快速变化。 (一)、游戏与模拟的历史与发展趋势 1、历史 游戏与模拟是一种古老的技术,其根源可以上溯到千年以前。那时的象棋就是对战争的一种模拟。现代战争游戏始于十九世纪的普鲁士。这个国家的军队训 练时经常将士兵分成两部分,排成各种队形进行模拟战争。在整个十九世纪,模 拟游戏的所有因素都已具备。到第一次世界大战时,现代模拟游戏的雏形已经形 成。本世纪,模拟游戏被用来培训制定战争策略,检验战争计划,评估戏剧脚本。 二十世纪游戏与模拟的革新,得益于游戏理论和计算机技术的发展。游戏理论的提出者是数学家J·V·纽曼恩,他定量描述了在竞争和不确定环境中的不 确定行为。他著的《游戏理论与经济行为》一书出版于1944年。在这本书里, 他解释了游戏的逻辑和策略,提出了游戏设计的原则。计算机技术的发展大大简 化了游戏理论的数学成分。它节省了复杂的数学运算,提高了数据分析的速度和 质量。计算机技术为教师们提供了一个“黑箱”,教师们再也没必要为游戏的所 有细节设计一个模型。计算机化的游戏和模拟也给人们以认真和公平的印象。 第一个商业游戏出现于十九世纪五十年代。受战争游戏的启发,美国管理协会的弗兰克·米歇尔第将战争游戏与模拟的原则应用于商业游戏。一年的工作导 致了美国管理协会的高级管理决策模拟系统的出现。此后,模拟与游戏在商业和 其他行业内得到了广泛应用。到1962年,美国已有三分之二的培训学校(中心) 采用了这种方法。 2、发展趋势 尽管在培训中运用模拟与游戏方法已具有几十年的历史,随着技术的发展,管理方面新的需求的出现,它仍在继续发展和变化。 自从1957年在培训中第一次运用游戏与模拟技术以来,计算机就成为这种方法的一部分。 个人计算机的出现,大大改变了游戏与模拟方法的应用范围与操作难度。个人计算机价格便宜,在普通百姓间的普及率越来越高。这就使得以前只能在高级 培训学校(中心)里进行的游戏与模拟,现在大规模进入小公司、个人的办公室甚

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