单品种淡水活鱼数量的被动声学估计

针对单品种淡水活鱼数量估计问题,以鲫鱼和鳊鱼为研究对象,采用不同数量淡水鱼的被动水声信号作为样本,通过4~6层小波包分解算法,对比分析了样本的若干特征提取方案,明确了鲫鱼水声信号特征的提取方案为短时平均过零率+6层小波包分解频段能量,而鳊鱼只需提取6层小波包分解频段能量作为其信号特征。根据不同样本集划分方法比较结果,确定了鲫鱼样本集划分方法为Rank-SPXY(m=10),鳊鱼为Rank-SPXY(m=5)。利用竞争自适应重加权采样,筛选出样本的关键特征,并使用多元线性回归和偏最小二乘回归建立了若干淡水活鱼的数量估计模型,结果表明:多元线性回归模型的性能较好,鲫鱼和鳊鱼数量估计模型的复相关系数分别为0.835和0.893,相对分析误差分别为1.79和2.01。     

Acoustic emission behavior of shale under four point bending test

PXWAE Acoustic Emission System is useol to investigate the acoustic emission behavior of shale under four point bending test. In these tests, the maximum bending stress, bending strain, acoustic emission hits, acoustic emission energy and etc., are recorded. The results show that when vertical loads impose on the shale sample which has horizontal stratification planes, Kaiser effect does exist under four point bending tests. Kaiser point can be recognized directly from the stress vs. cumulative AE hits curve. But by the impact of shale’s stratifications and local failure during the tests, strain relaxation occur which makes it difficult to determine the Kaiser point only by the strain vs. acoustic emission curve. An accurate conclusion can be achieved by a comprehensive judgment combing with all test data, as well as the failure mode of rock sample. The research on acoustic emission behavior of rock in the stress state during bending tests to some extend can provide guidance to engineering practice for stability monitoring of mine roof or separation layer with acoustic emission monitoring technology.     

Uniaxial Experimental Analysis on Creep Properties of Deep Limestone

The uniaxial creep tests were carried out for deep limestone from Chongqing adoptal by the MTS815 servo controlled rock mechanical test system. Meanwhile, the DISP 2 based AE system was used to test acoustic emission (AE) signal. It is found that AE can better reflect rock microstructure such as diffusion of lattice defects, opening and close of the pore and fracture, compatible deformation among particles, the generation and connection of micro ruptures. Through different creep model parameter inversion, 〖JP2〗it is concluded that either the logarithmic function creep model or the exponential function can better reflect deep rock creep deformation behavior and the logarithmic function creep model is much better. 〖JP〗     

基于声信号特征加权的设施养殖羊行为分类识别

中国西部地区正在发展集约化和规模化的设施养羊业,通过监测羊舍内的声信号可以判别羊只的行为状态,从而为设施养羊的福利化水平评估提取基础依据。梅尔频率倒谱系数（mel frequency cepstrum coefficient,MFCC）模拟了人耳对语音的处理特点且抗噪音性强,被广泛用于畜禽发声信号的特征提取,但其没有考虑各个特征分量表征声信号的能力。该研究构建羊舍无线声音数据采集系统,采集20只羊在设施羊舍内的打斗、饥饿、咳嗽、啃咬和寻伴共5种行为下的声信号,并通过Audacity音频处理软件选出720个清晰且不重叠的声音样本数据。根据MFCC各分量对羊舍声信号表征能力,特征参数提取采用一种熵值加权的MFCC参数,再求其一、二阶差分并进行主成分分析降维,得到优化的19维特征参数。通过对羊舍声信号的声谱图分析,设计了支持向量机二叉树识别模型,并对模型内的4个分类器参数进行网格化寻优测试,该识别模型对羊只5种行为下的声信号进行分类识别,用改进的特征参数与传统MFCC和线性预测倒谱系数（linear predictive cepstrum coefficient,LPCC）进行对比分析。结果表明,该特征参数对5种行为的识别率平均可达83.6%,分别高于MFCC和LPCC参数14.1%和26.8%,羊只打斗和咳嗽行为的声信号属于相似的短时爆发类声音,其识别率分别仅为80.6%和79.5%,啃咬声特征显著不易混淆,其查全率可达到为92.5%,改进特征参数更好的表征了羊舍声信号的特征,提高了羊只不同行为的识别率,为羊只健康和福利状况的监测提供理论依据。     

基于水声技术的黄海近海鱼类活动定点监测研究

为了研究黄海近海鱼类活动规律,采用自主研制的科研型鱼探仪于2015年11月22日至12月5日对调查海域的鱼类活动进行了首次声学调查,统计分析鱼类活动规律。在调查海域布放4套鱼探仪设备对鱼类进行定点长时间监测,并将采集到的鱼类回波数据利用水声技术进行分析和处理,得到调查海域单体鱼类目标强度在垂直方向上的分布、鱼类目标强度大小的分布以及鱼类在不同水层和不同时间段的活动情况。结果显示,调查海域冬季鱼类主要活动在4~10 m的中上水层,鱼类分布随着水层深度的逐步增加而急剧减少;从9∶00至13∶00鱼类活动频度呈增大趋势,并在13∶00至14∶00频度达到顶峰(约为38%),随后频度减弱;统计得到该海域鱼类目标强度主要以-49~-40 d B占比最高,目标强度大于-40 d B的鱼类均匀分布在整个水层,目标强度小于-40 d B的鱼类主要分布在4~10 m浅水层。研究表明,采用水声技术能够实现对鱼类活动的监测;调查海域的鱼类目标强度分布比较集中,鱼类在深度上的分布主要集中于中上水层,鱼类在不同时间段的活动情况随水温变化而变化,温度升高鱼类活动频度增加,反之则降低。由此可知,该海域鱼类的种类以暖水物种为主。     

基于声学特性的西瓜糖度检测系统

该研究优化了由包裹橡皮的金属小球、压电式加速度传感器、电荷放大器、光电式触发电路、数据采集卡和计算机等组成的西瓜声学特性测试系统。由所获取的声波信号幅值谱计算出声透过率,采用TQ软件中SMLR(逐步多元线性回归)函数选取6个特征频率:752、869、1001、4556、322、3950Hz,由其对应的声透过率值建立了西瓜品质检测的多元线性回归模型。对47个西瓜样本的试验数据分析表明:将敲击点和接收点分别放置在西瓜自然生长状态的中部对侧可获得最佳的测定模型,模型的校正相关系数R、校正均方根误差RMSEC和预测均方根误差RMSEP分别是0.80753、0.646和0.655。实现了西瓜糖度检测目的,为声学无损检测西瓜成熟度提供了参考。     

黄河沙坡头连续弯道环流运动与冲淤特性实测数据分析

利用声学多普勒流速剖面仪、回声测深仪等测量仪器,对黄河沙坡头段连续弯道中10个典型断面的流速、水深、河床高程等进行了实测.通过分析各断面流速等值线、平面流场和近几年河床高程的变化情况.结果表明,弯道断面流场的主流分布与河床底部泥沙冲淤分布基本相一致,满足弯道水流的一般规律:凹岸冲刷,凸岸淤积.     

牛超声心动图声学造影法研究

在兽医上首次应用３％过氧化氢溶液（双氧水）代替常规造影剂进行超声心动图声学造影法研究取得成功。经几种不同造影剂的对比试验表明：使用３％Ｈ２Ｏ２进行牛超声心动图声学造影检查，安全可靠、简单易行，可重复性好，其声像明显优于生理盐水及５％葡萄糖溶液。     

基于优化VMD组合降噪和LMD的水轮机空化声发射信号特征提取

针对水轮机空化声发射信号存在噪声,进而影响信号特征有效提取的问题,提出基于优化变分模态分解(VMD)与Birge-Massart策略组合降噪和局部均值分解( LMD)的水轮机空化声发射信号特征提取方法.针对VMD算法中惩罚因子和分解模态数对分解结果有着显著影响,提出以散布熵差异相关系数最小值为目标函数,利用哈里斯鹰优化算法(HHO)对VMD进行参数寻优.以最优参数的VMD分解信号,得到一系列本征模态函数(IMF).计算各IMF的相关系数,对相关系数小于0.1的IMF进行剔除,大于0.5的IMF进行保留,0.1到0.5的IMF采用小波BM准则进行降噪,并与保留的分量重构.对重构信号进行LMD处理,将分解得到的乘积函数(PF)分量的能量提取为信号特征.试验分析结果表明,经过优化VMD组合降噪处理和LMD处理得到PF分量的能量与空化系数之间呈负相关,验证了所提方法用于水轮机空化状态识别的可行性.