非对称反应范文（精选8篇）
非对称反应 第1篇
1 实验材料和方法
1.1 TiN/NbN纳米多层膜的制备
TiN/NbN纳米多层膜的制备是在TSU-600多功能镀膜机上采用40kHz非对称双极脉冲磁控反应溅射方法进行的。试验的基片为高速钢。试验采用金属Ti靶和Nb靶 (纯度均为99.99%) 作为溅射源, 靶直径ϕ50mm, 厚4mm。在沉积之前, 先在高速钢抛光处理后, 分别用丙酮、无水乙醇、蒸馏水等溶液配合超声波对高速钢进行预清洗。真空室的本底真空为7.0×10-4 Pa。首先制备了TiN和NbN单层膜, 以确定合适的沉积工艺。多层薄膜制备在Ar (99.99%) 和N2 (99.99%) 的混合气氛中进行, 工作气压为0.3Pa。基片与Ti靶和Nb靶的距离均为60mm, 基片沉积温度为200℃, Ti靶和Nb靶的功率分别为200W和100W。预先沉积5min的Ti过渡层, 通过旋转电机控制基片运动速度获得不同调制周期的TiN/NbN纳米多层膜。
1.2 TiN/NbN多层膜的表征
利用D/max-rB型掠角和高角X射线衍射仪分别测定TiN/NbN多层膜的调制周期和相结构, 并根据电子能量色散谱 (EDX) 测量Ti和Nb的含量计算多层膜的调制比。利用扫描电子显微镜表征TiN/NbN多层膜的断口形貌; 利用MTS公司的XP型纳米压痕仪, 采用连续刚度方式测量多层膜的硬度和弹性模量随压入深度的变化, 最大压入深度均为400nm。对沉积后的样品进行线切割与基底磨薄处理, 制成矩形长条样品, 尺寸约为10mm×1mm×0.5mm (0.5mm为厚度) 。利用三点弯曲的方式将试样压弯, 诱使薄膜产生裂纹。然后进行镶样处理, 对样品的横截面粗砂和精抛, 利用扫描电镜观察裂纹在多层膜中的扩展行为。
2 结果与讨论
2.1 多层膜的断口形貌
当调制周期比较小时, 即使是场离子电镜也难以分辨层间特征, 本工作将调制周期Λ为144.7nm的多层膜进行了截面形貌观察, 如图1所示。图1中可以清晰地看到TiN/NbN多层膜的形貌, 可以看到各层的薄膜很均匀, 每个调制周期内的薄膜厚度清晰可见。
从图1 (d) 中可以看出TiN与NbN交替生长的多层化形貌, 由于NbN的二次电子发射系数高于TiN, 所以NbN具有更明亮的衬度。通过仔细观察图1 (d) 还可以得到两点启示:第一, TiN与NbN在交替生长过程中具有比较清晰的界面, 说明沉积过程中引入适量的离子辅助轰击不会造成调制层间界面较大区域的混融。第二, 虽然多层膜中各处调制层的厚度都是一致的, 但其调制层具有非平面的生长形貌, 而且这种波纹状特征会从最先沉积的调制层开始向外重复。多层膜的这种非平面生长形貌被认为是薄膜形核过程中受到应力场作用的结果[4]。这一点支持了由于调制层间界面共格错配导致的多层膜中交变应力场存在的理论。
2.2 单层与多层膜的相结构分析
2.2.1 多层膜的低角X射线衍射分析
多层膜不同调制层中化学成分的周期性变化会导致其电子密度的周期性变化[8]。如果不同调制层的化学成分差异越明显, 调制层间的界面越清晰, 其电子密度的周期性变化就越显著, 从而在低角XRD的图谱上出现尖锐的衍射峰。所以低角XRD衍射峰的强弱可以反映出多层膜界面的平整性以及不同调制层在界面处的混融程度。
从图2中可以看到调制周期为2.13, 3.10, 6.22nm的TiN/NbN多层膜均显示出了清晰的一级衍射峰, 这说明多层膜产生了局部的超点阵结构。但是图谱中没有显示出多级衍射峰, 这表明多层膜化学成分的周期性变化不够明显, 调制层间的界面存在一定区域的互扩散与混融现象, 导致其超点阵结构不具有长程性。相比之下, 调制周期为3.10nm的TiN/NbN衍射峰最尖锐, 说明其界面结构比较平整, 这将有利于多层膜界面效应的发挥。而调制周期为2.13nm和6.22nm的TiN/NbN的衍射峰相对更宽, 反映出多层膜的界面不够清晰。对于其他四套不同调制周期的TiN/NbN多层膜, 均没有看到明显的衍射峰, 说明多层膜的调制周期只有在一定范围时才有利于超点阵结构的形成。
2.2.2 多层膜的高角X射线衍射分析
TiN晶体属于立方NaCl结构, 典型的生长取向包括立方 (111) , (200) , (220) , (311) 以及 (400) 。Nb和N组成的相图包括稳定的六方Nb2N相和亚稳的立方NbN相[9], 对于沉积立方NbN的过程要远比沉积立方TiN难于控制[10]。有研究指出[11], 在较低的N2分压沉积环境中, 六方β-Nb2N相与面心立方δ-NbN相会同时存在于NbN薄膜中。Barshilia[6]和Geyang Li[11]的研究都曾指出:在相同的氮气分压下, 沉积立方相δ-NbN要远比沉积TiN立方相困难。这是因为形成具有面心立方结构的δ-NbN存在特定的化学计量范围 (氮原子比例为42%～46%) , 这个范围要小于立方TiN的范围 (38%～50%) 。另外, 立方NbN的形成晗 (-235.3kJ/mol) 低于立方TiN的形成晗 (-338.3kJ/mol) , 即在热力学上立方NbN的形成比较困难。
图3展示了单层TiN、NbN以及不同调制周期的TiN/NbN多层膜的XRD衍射图谱。单层TiN显示了立方NaCl结构, 其中 (111) 取向生长尤其突出。单层NbN则显示出具有六方结构的Nb2N与具有立方结构的NbN的两相并存。对应不同调制周期的TiN/NbN多层膜, 可以看出两个变化趋势:第一, 不同调制周期的多层膜衍射峰与单层膜相比更加漫散, 这反映出薄膜在多层化交替生长过程中纳米亚晶的形成;第二, 随着调制周期的增加, 立方NbN的 (111) 和 (200) 取向逐渐削弱, 而六方Nb2N的 (100) 和 (101) 取向逐渐增强。
2.3 TiN/NbN多层膜的纳米压痕硬度与弹性模量
有研究指出:限于目前的金刚石压头端部半径的加工水平, 接触深度在20nm以内所侧的硬度和弹性模量并不可靠[12], 所以图4显示压入深度从20nm开始的硬度与模量的连续变化曲线。
图4比较了单层NbN和具有调制周期分别为19.86nm和82.33nm的TiN/NbN多层膜的硬度与模量。整个过程中, 薄膜的硬度与模量是随压入深度的增加而连续变化的函数。图中可以看到, 调制周期为82.33nmTiN/NbN多层膜与单层NbN的硬度差别很小, 在实际测量中调制周期为144.7nmTiN/NbN多层膜的硬度更接近于单层NbN硬度, 因此生长取向对硬度的影响较小。
图4 (a) 显示了三种薄膜的硬度随压入深度的变化规律:首先, 在较小的压入深度下, 硬度随着压入深度的增加而迅速上升。原因主要是:在这一阶段三种薄膜的变形正在经历由弹性变形向塑性变形的转变, 因为硬度通常体现了材料抵抗塑性变形的能力, 所以这一阶段不能充分体现薄膜的硬度性能表现。其次, 在第一阶段结束后, 三种薄膜的硬度停留在一个稳定值, 曲线出现一个短暂的平台, 在这个阶段薄膜与压头的接触是完全塑性变形的, 此时的硬度能够真实反映薄膜抵抗塑性变形的能力, 而且不受基底材料的影响[13]。最后硬度曲线进入第三个阶段, 硬度随着压入深度的增加而下降。这说明测量硬度开始受到基底材料的影响 (高速钢基底的硬度明显低于多层膜的硬度) 。值得注意的是, 调制周期为19.86nm的TiN/NbN多层膜由于具有最好的刚度与硬度, 在相同的变形量下, 会出现更大的应力扩张, 所以更早地出现基底效应, 即所测硬度是薄膜与基底的混合硬度[14]。
图4 (b) 显示了三种薄膜的弹性模量随压入深度的变化规律, 与硬度曲线类似, 也可以分为三个阶段。有所不同的是, 在更小的压入深度时, 模量曲线即出现了平台, 而且平台很短暂。产生这个现象的原因是:模量是刚度的量度, 刚度反映出材料抵抗弹性变形的能力。这样, 在更小的压入深度下, 压头下的弹性场便延伸到了基底, 从而使基底的性能开始更早地影响薄膜模量的测量。这一点对于调制周期为19.86nm的多层膜比调制周期为82.33nm的多层膜更为明显, 因为其膜层更薄。单层膜的硬度和弹性模量对多层膜的硬度和弹性模量影响是基点值, 多层膜的硬度和弹性模量的增加来源于调制层间界面共格错配所导致的应力场, 密切相关于两种单层膜晶格常数的错配度, 调制周期在一定范围这中作用达到最大影响, 可获得最大硬度。
2.4 TiN/NbN多层膜的裂纹偏转特征
利用三点弯曲法对多层膜试样进行弯曲试验, 观察裂纹的扩展行为。从图5 (a) 中可以看到, 虽然多层膜由于加载力偏大已经发生了膜体的断裂, 但基体部分还未萌生裂纹。可以从断口处引入的裂纹走势看出多层膜的裂纹偏转特征。从图5 (b) 的局部放大图中可以看到, 在裂纹扩展区范围内, 多层膜条纹明显弯曲, 暗示着裂纹的扩展引起了多层膜内较大区域的应变协调, 这一过程所吸收的额外能量对抵制裂纹扩张有利。然而需要指出的是, 这一迹象也有可能是由于膜层的断裂错位所导致。即便如此, 还是可以从局部放大图中看出, 在裂纹右侧的多层膜边缘, 膜层明显弯折并有凸起, 这个过程导致的多层膜结构的变化同样需要大量的裂纹扩张功。
不论这条裂纹的形成是源自多层膜的弯曲还是多层膜的断裂, 它的走势是弯折而存在偏转特征的。TiN与NbN属于过渡族金属氮化物, 都属于脆性物质, 尤其是脆性相NbN。TiN与NbN单层膜的裂纹扩展是平直并终止于基底的[15]。而TiN/NbN多层膜却表现出与TiN与NbN单层膜截然不同的特征, 这正是多层化结构中存在大量界面所产生的贡献。当裂纹扩展到界面处时, 需要经历弹性性能与膜层结构的改变, 这一过程增加了裂纹偏转或分支的几率, 而裂纹的偏转能够缓解裂纹尖端的应力集中, 并导致整个薄膜的韧化。另外, 界面会促进两侧调制层的再结晶作用, 细化晶粒降低缺陷密度, 提高薄膜的内在韧性。
实际上, 如果裂纹在多层膜中的扩张能够导致膜层的分离, 这一过程所吸收的应变能会远高于裂纹偏转或分叉所吸收的应变能[16]。在图5中没有观察到明显的膜层分离现象, 可能是由于裂纹的扩张并不是垂直于膜层方向, 或是由于调制层的厚度偏大。但裂纹偏转也会产生更大区域的新表面, 这个过程吸收的应变能同样不可忽视。另外, 从图5中还可以观察到, 裂纹在自上而下的扩展过程中, 其间隙并不是逐渐缩小的, 这可能与裂纹尖端在界面处的钝化有关。
3 结论
(1) TiN/NbN纳米多层膜体系中, 调制周期影响着薄膜的生长取向, 在调制周期比较小的时候, TiN/NbN纳米多层膜和单层膜生长取向差不多, (111) 生长最快, 随着调制周期的增加, TiN/NbN纳米多层膜的 (200) 生长逐渐加快, (111) 生长减慢。
(2) TiN/NbN纳米多层膜的硬度和弹性模量在调制周期较小时低于单一TiN和ZrN的硬度和弹性模量, 随着调制周期的增加, 有先增加后减少的趋势, 在调制周期为19.86nm时, 硬度和弹性模量达到一个较高值, 达到了43GPa和550GPa。
非对称营销，就这样 第2篇
在全球化竞争中，企业会因为实力、定位的不同而在战略上各有侧重，比如大品牌对应大终端，小品牌应对小经销，这样的营销战略似乎是每个企业理所当然的“对称选择”。然而我们也常常看到一些“非对称选择”：大品牌脱下华丽外壳不断下沉渠道，跨国巨头对耕耘小店乐此不疲；小品牌鱼跃龙门，热衷大卖场，想找好靠山。
为什么“大车走小道，小车在大路上跑”的情况屡见不鲜？
在e时代，少有企业会把自己局限于单一的销售渠道，线上线下渠道交汇并行的状况比比皆是。在渠道不对称的格局下，表面的繁华不再重要，技术支撑、制度创新、服务进化才能让你的企业更具竞争优势。多年以前，跨国公司携天然优势进入中国市场，虽然强大却没能创造永远的神化，从一路领先，到水土不服，直至如今的入乡随俗，都没有压垮有着原生性优势的本土企业，虽然本土品牌在汽车、3C等领域失去了战略主导权，但在家电、零售等行业依然有着强大的竞争力。跨国企业与本土企业，规模与资源的“不对称”竞争，其核心不在于对空隙机会的把握，在于谁最终能够创造性地把握顾客需求。
企业在竞争的“绞杀”阶段，非对称转型是为了能更好地适应市场的变化，在相互侵蚀、同化的渗透中，一切应紧随市场，随机应变。
中国市场形态丰富、差异巨大，即使领先者，也无法全面掌握所有信息和资源而永保竞争力，这注定了非对称资源下的营销战，充满变数。无论多强的巨人，都有可能倒下，无论多小的力量，都有创造奇迹的机缘。非对称营销是一种在势能不对称、信息不对称、资源不对称的情况下，围绕市场细分与争夺顾客群的营销战，是一个在貌似牢固的环境中，用四两拨千斤的指法找到那个轻轻一碰、让整个市场都为之倾斜的核心“支点”。
看似强者不可侵犯，实际上，市场上时时都有以弱胜强的鲜活案例在上演。
非对称营销对于每个企业来说，简洁明了却又充满了寓义，如同《龙门飞甲》的结尾，江湖大侠凌雁秋面对众多粉丝的期待，一句简洁的“就这样”，把千般心酸、万丈豪情尽融其中，让人对江湖道路产生无尽遐想却又干净利落！非对称营销战，就是在海量信息与要素中的“就这样”。
非对称反应 第3篇
(1) 式中δ表示阻尼系数, γ是受迫项的振幅, ω是频率, β是非对称扰动。当β=0时, 方程 (1) 对应一个具有三个势能井的标准的振子[1,2,3]。当β≠0时, 在变换x→-x, t→t+π/ω下, 方程 (1) 不再是不变的[4]。此时方程 (1) 是一个非对称系统, β是非对称扰动。关注非对称扰动β不为零, 并且数值发生变化时, 系统的性质和混沌运动将会受到的影响。
对于前面提出的问题, 定性分析和数值模拟结果显示:无论扰动β的值有多小, 其值的变化对于方程 (1) 可以产生相当大的影响。
1未扰动系统安全区域的变化
当δ=0, γ=0, 对应的方程 (1) 的未扰动系统可被写为如下形式:
undefined
(2)
方程 (2) 的势能函数是:
undefined (3)
相应的Hamilton函数 (能量函数) 为:
undefined (4)
当β=0时, 方程 (2) 的相图中存在一对对称的同宿轨和一对连接两个鞍点:S1 (-0.5, 0) 和S2 (0.5, 0) 的对称异宿轨。
当β≠0时, 这种对称性就会被打破。此时相空间中一对异宿轨消失, 只存在两对同宿轨。为了方便起见, 我们设两对同宿轨分别是xundefined (t) , yundefined (t) (j=1, 2) 。这里下标中的j=1表示左边鞍点, j=2表示右边鞍点, 上标中的“r”和“l”分别表示每个鞍点右边和左边的同宿轨。那么两对同宿轨的对称性满足下面的方程组:
xundefined (-t) =xundefined (t) , yundefined (-t) =yundefined (t) (j=1, 2) 。
一个新的现象发生:在左鞍点的右侧同宿轨xr1 (t) , yundefined (t) 内存在一对同宿轨xundefined (t) , yundefined (t) 。当扰动β增加时, 左同宿轨xundefined (t) , yundefined (t) 的面积将随之增加, 而右同宿轨xundefined (t) , yundefined (t) 的面积却随之减小。对于第二对同宿轨xundefined (t) , yundefined (t) , 安全区域面积的变化也表现出类似的规律。
2稳定流形和不稳定流形
根据Melnikov方法, 应用Dynamics软件[5], 数值模拟了Poincaré映射下的稳定和不稳定流形。取定ω=1, γ=0.03, 那么所对应的Poincaré映射下的稳定和不稳定流形被画出。
取定β=0.015, 方程 (1) 的所有临界同宿分岔值分别是:γundefined=0.030 4, γundefined=0.109 5, γundefined=0.036 5和γundefined=0.481 0。易知, 此时只有γundefined近似等于取定的振幅γ=0.03, 而其他的临界同宿分岔值都大于0.03。所以只有左边鞍点的左侧流形处于相切的状态, 而其他流形都处于相离的状态。
若取定β=0.025, 那么临界同宿分岔值分别是:γundefined=0.028 4, γundefined=0.151 7, γundefined=0.038 9和γundefined=0.160 3。这时只有γundefined小于取定的振幅γ=0.03, 而其他的临界同宿分岔值都大于0.03。所以只有左边鞍点左侧流形处于相交的状态, 而其他流形仍处于相离的状态。
当β增加到0.035, 系统的临界同宿分岔值分别是:γundefined=0.026 4, γundefined=0.157 2, γundefined=0.041 3和γundefined=0.090 0。在这种条件下, 取定的振幅值γ=0.03只大于临界同宿分岔值γundefined, 而小于其他的临界值。所以只有左边鞍点左侧的稳定和不稳定流形处于相交的状态而其他的流形仍处于分离的状态。
3结论
在本文中, 我们研究了一个具有三个势能井的复杂的非对称振子。由于非对称扰动的影响, 未扰动系统的相空间将会产生一个非常大的变化。产生多个互相盘绕的同宿轨。由于这个变化, 未扰动系统左右同宿轨的大小, 多个不同的同宿分岔和对称破缺现象都产生了相应的变化。尤其是, Poincaré映射下的稳定和不稳定流形之间的关系在不同的非对称扰动下也是不同的。所有的结果都显示非对称扰动对于系统的动力行为会产生很重要的影响。
摘要：研究了一个包含非对称扰动的振子。由于非对称扰动的影响, 振子原有的对称性被打破。由Melnikov分析和数值模拟结果显示, 非对称扰动数值的变化对系统的动力行为产生相当大的影响。并且随着其数值变化系统动力行为会呈现某些特殊的规律。
关键词：Melnikov方法,流形,对称破缺
参考文献
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[2]Li G X, Moon F C.Criteria for chaos of a three-well potential oscillator with homoclinic and heteroclinic orbits.Journal of Sound and Vibra-tion, 1990;136:17—34
[3]Guckenheimer J, Holmes P.Nonlinear oscillations, dynamical sys-tems, and bifurcations of vector fields.New York:Springer-Verlag, 1983
[4] Wiggins S, Introduction to applied nonlinear dynamical systems and chaos.New York:Springer-Verlag, 1990
非对称反应 第4篇
基于位置的服务(LBS)是通过移动通信网络(GSM或3G)定位,获取移动用户的地理位置信息(经纬度坐标),提供给LBS提供商,并在电子地图的支持下提供给用户与终端位置相关的增值服务。以前大多的LBS在逻辑上都由服务提供商(SP)、 位置服务平台(LSP) 和移动用户(MS)组成。随着移动云计算概念的提出以及应用的快速发展,LBS和云计算的结合可以实现在没有第三方LSP参与的情况下,MS直接和SP通信获得位置服务,比如GOOGLE地图。
由于LBS业务迅猛增长和云环境自身安全特性,隐私信息在传输和云端存储的私密性就显得尤其重要。尽管目前LBS系统采取了隐私保护手段, 但是在移动云环境下的LBS仍然存在诸如地区信息泄露、用户身份泄露等安全隐患。表现在三个方面:(1)鉴权:攻击者可能伪装成合法用户来伪造和访问数据。(2)身份泄露:在无线网络传输中用户会频繁暴露自己的身份给SP来核实,当完成身份认证的同时,身份信息很可能已经被窃取。(3)位置隐私泄漏:攻击者窃取传输通道和侵入LBS系统获得非法访问权限,从而窃取用户敏感的位置数据。
为了解决上述问题。文献[1]提出了一种分布式隐私保护的方案,数据不是直接发送给服务提供商,而是分布式发给自建ad-hoc网络中的部分邻居节点,在邻居节点混合重加密后再发送给服务商,历史数据使用可变多重假名机制来保证隐私。文献[2]建立了基于云存储的安全模型,利用多重假名来隐藏IMSI号码和精确位置数据。此模型虽然保证在云端存储的隐私性,却没有考虑敏感数据在无线网络中传输的安全问题。针对GSM网络身份认证和密钥协商过程中IMSI以明文传递,文献[3,4]利用公私密钥对分别提供了两种对IMSI整体加密的保护方案,文献[5]的改进方案则是细分IMSI号,对号段必要的隐私区域加密。
本文通过对LBS安全模型和IMSI保护方案的研究和分析,提出基于对称和非对称混合加密方案的LBS安全模型,保证LBS隐私信息在无线传输和云端存储的安全。
1 安全模型研究
1.1 云存储优势
安全模型采用云存储作为我们服务提供商和LBS用户私密数据的存储媒介。云存储能提供强大的存储和可扩展能力,促使SP把数据移植到外部数据库,提供用户无缝机制产生、存储、访问自己相关数据,这在云环境中称为数据即服务(DAAS)。选择DAAS有以下两个基本考虑:
(1) 增强系统的安全性
云存储端将文件复制并且存储在多个不同的服务器中,硬件冗余和自动的故障切换解决了意外的硬件故障或者其他的灾难性事件导致的数据损坏、丢失和无法恢复等严重问题。
(2) 增加系统的可扩展性
云存储容量分配不受物理硬盘限制并且扩容非常简单,每个项目分配的存储容量可以超出实际容量,只要在需要时随时硬件扩容即可。
针对LBS系统数据库需要存储用户个人身份信息用于标识和鉴权用户,以及私密性很高的位置信息等数据。采用可信负责的云存储服务是个相对高效、安全的选择。
1.2 改进的安全模型
安全模型综合考虑了MS、SP和云端数据库CDB(Cloud Database)三个方面。每一个SP有三个进程:认证进程、服务进程和结果翻译进程。CDB存储和设备、服务、位置记录相关的数据。用户注册账号的相关数据和每次通信过程的临时数据仅在SP那里存储,而不在CDB存储。首先,MS发送用户和通信设备的认证消息到SP。接着,认证进程验证认证信息,如果这些数据被验证通过,LBS服务进程将被激活,用户提供他们自己的位置信息。然后服务进程可以访问云端其他相关服务信息。最后在接到用户隐私等级请求后,结果翻译进程把服务结果数据发给MS,把隐私等级对应模糊化的位置记录信息存储在CDB。服务质量直接被隐私等级影响,低等级隐私可以告诉你你朋友所在街道范围,高隐私等级只能告诉你你朋友所在城市。除了三个进程外,每个SP拥有一个独立的公私密钥服务器,生成、存储公私密钥对相关数据。
LBS安全问题的挑战是如何在保证服务质量的同时,采用高效的技术保证位置数据安全和用户身份的私密性。数据安全问题分为传输安全和存储安全。文献[2]只考虑采用假名技术隐藏真实身份和位置数据保证在云端存储的安全,而没有研究用户身份、账号、密码和位置隐私信息在网络传输中的安全。基于假名和云存储的存储安全,以及采用对称和非对称混合加密方案保证无线网络中传输的安全是研究的主要方向。
2 混合加密方案
2.1 IMSI的假名
国际移动用户识别码(IMSI)是区别移动用户的标志,储存在SIM卡中,可用于识别移动用户的有效信息。其总长度不超过15位,同样使用0～9的数字。移动网号码(MNC),最多由两位数字组成,用于识别移动用户所归属的移动通信网;移动用户识别码(MSIN),用以识别某一移动通信网中的移动用户。
IMSI在GSM和3G网络中作为用户身份唯一标识。通常情况下,IMSI在无线通道中以明文传输,攻击者很容易通过窃听或请求用户主动发送IMSI的主动攻击方式获取到IMSI号码。在移动通信领域IMSI是用户全球范围内唯一性的标识,也包含了注册的相关信息,比如注册HLR路由信息,家乡网络等。一旦被截取,攻击者很容易通过移动通信网络对同一个用户跟踪定位,导致严重的安全威胁。
采用假名代替IMSI明文作为用户在LBS安全模型中的唯一标识。在用户的LBS应用客户端中有假名生成函数——哈希(HASH)函数:不仅能够为每一个用户对应的IMSI号码提供唯一的的假名标识;而且由于哈希函数的不可逆性,黑客也很难通过哈希后的假名反推出用户的IMSI号码。注册时假名(Pseudo)和存储在云端的鉴别密钥(C-Key)生成图如图2所示。
2.2 基于组合公钥体制的公私密钥对
2.2.1 初始化
首先在该LBS客户端软件中嵌入椭圆曲线加密算法(ECC),LBS服务器端能够自己产生公私密钥对(LBS-PK/SK),并把初始公钥Pk0和此公钥的版本号Ver0一同嵌入到客户端软件中。这样当用户安装该LBS客户端,第一次注册时,可以使用初始公钥Pk0加密注册信息,从而保证信息私密性。
2.2.2 公私密钥对生成原理
组合公钥(CPK)体制是依据离散对数难题的数学原理构建公钥与私钥矩阵。采用杂凑函数与密码变换将实体的标识映射为矩阵的行坐标与列坐标序列,通过对矩阵元素进行选取和组合,生成数量庞大的公私密钥对,从而实现基于标识的超大规模的密钥生成与分发。
鉴于椭圆曲线离散对数问题在密码应用中具有相同安全度下占有资源小于一般有限域离散对数问题的优势,采用椭圆曲线离散对数问题构建该机制。
定义1 (椭圆曲线上的加法) 椭圆曲线方程上任意两点P(x1,y1)、Q(x2,y2),通过该两点直线L若与椭圆曲线有第三个交点记为-R(x3,-y3),该点-R关于x轴的对称点R(x3,y3)也在椭圆曲线上。定义“加法”:P+Q=R,此时椭圆曲线上的点加上无穷远点(零点)构成加法群。
公私钥生成矩阵:
选一点G(xG,yG)∈E(Fp),如果n是满足nG=0的最小整数,则由G的倍点{G,2G,3G,…,nG}构成一子群,G是此子群的生成元,n是阶(一大的素数)。在子群众选取m×h个等式RIJ=rijG;1≤i≤m,1≤j≤n-1。将每个等式中的Rij,rij放在两个矩阵中的相应位置,构成:
公钥矩阵
私钥矩阵
每个用户将自己的IMSI标识通过HASH函数运算得到固定长度的Pseudo,Pseudo作为映射的中间变量,通过映射行算法、列映射算法使每一个标识在每一行都有一个元素与之对应。将PSK中的对应元素取出求和,设PK=R1i+R2j+…Rmk,SK=r1i+r2j+…rmk(i,j,…,互不相等),则PK为服务器的阶段性公钥,SK为服务器阶段性私钥。
2.2.3 密钥操作
在服务器端有公私钥对生成矩阵能够根据用户登陆时提供Pseudo产生的公私钥对,并和对应公钥版本号(VER-PK)共同保存在LBS服务器的公私钥对表中,作为后续更新,查询和解密依据。
每当服务器端收到用户公钥加密的数据时,可以通过查阅VER-PK,找到对应的私钥(LBS-SK),从而解密数据。
2.3 对称和非对称和混合加密
完整的非对称密钥技术面临的最主要的难题就是公钥交换。而通常的解决办法,例如PKI是在网络中建立专门的可信第三方证书权威机构(CA)。这样虽然解决了公钥交换难题,但是也引出了CA机构建立和维护比较复杂,以及CA对通信带宽和高实时性要求的难题。
该模型在没有可信第三方CA参与的前提下,只由LBS服务器端产生自身的公私钥对,基于预先嵌入和查询更新的形式完成单向公钥的交换。同时利用存储在云端C-Key和用户提供的部分注册信息结合产生对称加密所需的密钥。
根据上述原则,就构成了对称和非对称混合的加密机制,如下:
(1) MS向服务器发送的数据采用非对称加密方式。 LBS服务器能够产生公私钥对,MS利用服务器提供的定期更新的公钥来加密发往LBS服务提供商的身份和位置信息。移动终端资源有限,同时用户端发送的信息都是跟身份标识,公钥和固定长度数字相关的必要信息,信息量很小。根据以上两点,在移动终端采用ECC加密算法是可行的。
注册阶段的加密行文 ECC[LBS-PK,(Pseudo,ID,PW)],ECC()是公开的加密函数,方括号内第一个参数LBS-PK是加密的公钥,第二个参数圆括号内的Pseudo,账号(ID),密码(PW)是加密的内容。
(2) 服务器向用户端发送数据采用对称加密方式。对称密钥在登录阶段和活动阶段的组成模式不同。
登录阶段对称密钥KeyA是ID和MS端产生的固定长度随机数R某种运算后经过哈希函数处理的结果;活动阶段对称密钥KeyB是 C-Key和R某种运算后经过哈希函数处理的结果。见图2。
上述对称加密的模式可以保证每一个有唯一IMSI的用户都有不同的对称密钥,并且由于每次登录都会产生随机数R,可以保证同一个用户每次登录后所使用的对称密钥又不尽相同。破译密钥的难度大大增强。具体过程后面将会详细介绍。
3 服务流程
3.1 注 册
(1) 用户在自己的终端产生Pseudo,即加密的IMSI。
(2) 把Pseudo, 账号ID和密码PW通过初始的服务器公钥Pk0加密,并和对应的版本号Ver0一同发给服务器。
(3) 服务器接收到数据后,根据公钥版本号在公私钥对表中查找对应的私钥Sk0,解密数据获得用户注册信息。
(4) ID和PW存储在服务器端,Pseudo和ID某种运算结合经过HASH函数处理,得到C-Key并存储在云端数据库,用于以后涉及敏感位置信息时的身份验证。
3.2 登 录
注册之后,用户使用LBS服务之前,需要使用ID PW登录,启动服务进程。
(1) 用户端产生一个随机数R和ID, PW共同经过LBS-PK加密,密文和VER-PK一起发送给LBS服务器。
(2) 服务器根据VER-PK查询出相应的私钥LBS-SK,解密密文。
(3) 服务器根据ID,PW验证用户账户信息合法性。鉴权之后,根据用户上报的VER-PK和目前最新的VER-PK比较。如果上报的VER-PK为最新的版本,则无需更新公钥文件;如果为老版本号,则需要更新公钥文件VER-PKn。服务器端根据ID和随机数R生成对称密钥KeyA。
(4) 解密获得的R和新版本号VER-PKn(无更新则不需要传送)通过KeyA密钥加密后发送给用户。因为R由用户产生,用户端合成KeyA后解密,比较获得的R是否一致,从而对服务器身份进行验证,从而完成双向身份认证。最后根据获得的数据更新拥有的公钥版本号和公钥。
3.3 活 动
通过用户和服务器之间的双向认证并登录后,每当用户需要一次位置服务时就会产生一次活动。
(1) 用户把假名身份Pseudo和请求服务时所在的位置location用LBS-PK加密,密文和VER-PK发送给服务器。
(2) 服务器查询出对应私钥LBS-SK并解密。
(3) 根据Pseudo和ID计算出C-Key,和注册时存储在云端的C-KEY查询比较,确定发位置信息的用户是否为注册的合法用户。鉴权成功后,把location暂时存储在服务器端。
(4) 服务器向其他用户发出广播请求,收到请求后,其他用户把假名和所在位置location返回给服务器。LBS服务器比较其他用户location和请求服务用户location,找出符合用户服务需求的的location。把符合要求用户的ID和location通过对称加密(密钥是C-Key和登陆传递的随机数R结合的KeyB)发送给终端用户。
(5) 最后把用户请求服务时所在不精确location的存储在云端数据库作为历史记录。
4 安全性分析和方案比较
4.1 安全性分析
(1) 服务器公私密钥对本地产生。
用户用于注册以及后续阶段用于信息加密的LBS-PK,在服务器端产生。对应LBS-SK只用于解密并且永远保存在服务器端,攻击者很难通过LBS-PK推导出LBS-SK。
(2) 公私密钥更新。
组合公钥体制的密钥矩阵提供了基数庞大的密钥组合结果,很大程度降低了密钥对重复概率。
(3) 保证了用户IMSI永久身份。
在无线环境中传输还是在服务器端、云端存储使用的都是IMSI的假名。只有用户自己知道真正的IMSI号。
(4) 用户能够对服务器身份认证,防止中间人攻击。
不断变更的私钥确保服务器身份;初始密钥离线预置以及新公钥的更新都经过旧公钥加密,不存在公钥交换过程中的中间人攻击。
(5) Rand能够避免重放攻击。
每次对称密钥登录产生随机数不同和非对称密钥的公钥定期更新。
4.2 方案比较
本方案充分考虑了无线传输和云端存储两方面的安全。并且不为每个用户分配公私密钥对,在向服务器发送对话时统一采用LBS服务器最新的公钥加密。相对于PKI方案和文献[2]方案,大大减轻了服务器端用于维护和管理用户密钥的难度,也不受限于用户数量的增加,服务器维护和管理难度只取决于自己更新的频率和运行的时间,如图6所示。
本方案和基于PKI方案以及文献[2] 方案的综合比较见表1。
5 结 语
本文的LBS安全模型部署在云环境中,使用户能够直接和LBS服务商通信,同时能够充分利用云环境的分布式计算和存储的功能。利用SIM卡中唯一IMSI号码的假名来标示、鉴别用户,保证了身份信息的隐私。在不引入第三方CA的前提下,对称和非对称混合的加密方案使通信双方能够采用相异的加密机制。利用可更新的公私密钥对和公钥版本号完成用户端密钥的更替,利用随机数和用户密切相关的身份标识完成服务器端的密钥更替。该保护方案充分考虑了隐私信息在存储和无线网络传输两个方面的安全,是移动LBS应用比较有效、实际的安全方案。
摘要：针对目前云环境下LBS的应用,在敏感身份信息和实时位置信息两方面存在的安全隐患,提出对称和非对称混合的加密方案,建立基于该保护方案的LBS安全模型。该模型利用移动用户IMSI的假名标识作为用户唯一身份,避免了敏感身份信息以明文形式传输和存储。在不引入第三方CA的前提下,通信双方采取相异的加密方法,保证了身份和位置信息在无线网络传输和云端存储的安全。最后,通过安全性分析和方案指标比较验证了方案的可行性和有效性。
关键词：基于位置的服务(LBS),云存储,国际移动用户识别码(IMSI),假名,公钥版本号,身份和位置信息,加密
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非对称保密传输安全网关研究 第5篇
关键词：标签,安全电子文件,安全电子文件密码服务中间件,数字水印,哈希
0前言
本文在深入研究的基础上,对电子文件在涉密网络中的传输提出一套可行的方案,该方案对于国家秘密电子文件密级标志技术的研究,可以提供一定的参考。
1 非对称保密传输安全网关可行性分析
1.1 基于标签的安全电子文件系统技术分析
基于标签的安全电子文件系统包括应用系统、中间件、基础密码服务和个性密码服务,如图1所示。
标签和文件是中间件的操作对象,标签与文件存在惟一绑定关系。其中,文件保存内容信息,标签提供对文件的安全控制。
中间件对标签进行验证、解析和处理,根据标签属性的指示,调用相关的密码服务,完成对文件的加密、解密、签名、验证、印章处理、水印处理、指纹识别等密码操作。其中,加密、解密、签名和验证操作由基础密码服务完成,印章处理、水印处理、指纹识别等操作由个性密码服务实现。
1.1.1 基于标签技术的安全机理
在基于标签的安全机制中,安全电子文件由文件和标签两部分组成。文件是指原始文件或对原始文件经过密码处理后的结果,标签是原始标签或对原始标签经过密码处理后的结果。在安全电子文件全生命周期中,文件和标签存在惟一绑定关系。标签只能由中间件进行处理。标签有标签头和标签体组成,标签体可加密。在本研究中关键要确保安全电子文件的安全性,所以数字签名、数字水印技术则尤为重要。
1.1.1. 1 数字签名
在非对称保密传输安全网关中,数字签名可以确保安全电子文件的完整性、真实性、防伪造、防抵赖、防重放攻击的作用。
数字签名的方案有多种,包括但不限于如下方案:
(1)基于离散对数的数学签名方案;
(2)基于椭圆曲线的数字签名方案(ECC);
(3)基于身份的数字签名方案;
(4)代理签名方案;
(5)盲签名方案;
(6)群签名方案;
(7)多重数字签名方案。
在本研究中,我们推荐使用基于椭圆曲线的数字签名方案,因为ECC较RSA等算法而言,密钥短、安全性高,耗费计算机资源更小。
1.1.1. 2 数字水印技术
数字水印技术必须具备较强的稳健性、安全性和透明性。本文中数字水印技术包括:文本水印技术、音频数字水印技术、视频图像水印技术。在涉密网中进行非对称传输时,安全电子文件可以是文本、图像、音频格式、视频图像。
(1)文本水印技术
针对文本水印,可以采用行间距编码、字间距编码、特征编码来实现。
行间距编码就是在文本的每一页中,每间隔一行轮流地嵌入水印信息,但嵌入信息的行的相邻上下两行位置不动,作为参考,需嵌入信息的行根据水印数据的比特流进行轻微的上移和下移。行间距编码具有很强的稳健性,但会引起文本相对较多的失真。
字间距编码即在文档中进行字间距编码,在这种方法中,水印标记的嵌入是通过将文本某一行中的一个单词进行水平移位。该编码方式隐藏性好,不易被察觉,但抗攻击能力较行间距编码弱。
特征编码是通过改变文档中某个字母的某一特殊特征来嵌入标记。这种编码方法可能因拷贝、打印过程导致水印检测困难,但该方法隐藏的水印数据可以更多,同时这种方法嵌入的水印最难被攻击者去除。
以上三种文本水印可依据实际应用而选择。
(2)图像水印技术
图像水印技术是研究得最广泛和成熟的水印技术之一,可以包括空域图像水印技术、DCT域图像水印技术、小波域图像水印技术、基于分形图像编码的数字水印技术、基于神经网络的图像水印技术。
(3)音频水印技术
数字音频水印包括时域音频水印算法、变换域音频水印算法等等。
(4)视频图像水印技术
视频水印技术较以上其它水印技术比,复杂度非常高,其图像水印的提取过程是在实际上连续的,在连续帧上进行提取。提取技术包括基于扩频思想的视频水印技术、基于参数替换的视频水印技术等等。
由于非对称传输安全网关面临上述各类安全电子文件的识别与控制,所以水印技术的选择将非常关键,目前我们将重点放在文本水印技术上,可以根据实际情况来选择一种安全的水印技术。
1.1.2 中间件对安全电子文件的处理
中间件按照请求/响应方式为应用系统提供服务,当应用系统对中间件发出操作请求之后,中间件的处理过程如下:
(1)中间件从操作请求中获得操作者身份、标签和文件;
(2)中间件安照绑定规则,对文件和标签进行绑定关系的验证,确认标签与文件的唯一绑定关系;
(3)验证成功,中间件按照标签的操作权限属性,审核操作的合法性;
(4)审核成功,中间件对标签属性进行解析,安照标签的相关属性,调用相关密码服务,完成对文件的具体密码操作;
(5)操作完成,中间件在标签中修改相应的属性,添加操作日志,更新标签,并建立标签与文件新的绑定关系;
(6)中间件向应用系统返回操作结果。
1.1.3 安全电子文件的存储方式
安全电子文件的存储与寻址方式可以有多种,可分为内联式和外联式两种。
(1)内联式
在内联式存储中,文件嵌入到标签,形成一个整体,在同一物理位置存放。标签的内容属性保存了文件起始位置的偏移量(如图2所示)。
(2)外联式
在外联式存储中,标签和文件存放于两个独立文件,标签的内容属性中保存了文件的URL(如图3所示)。
可以通过磁盘存储技术将标签隐藏。
从安全角度将,外联存储方式更便于提升安全电子文件安全性,提高黑客对存储文件进行逆向恢复的难度。
1.1.4 建立绑定关系
如图4所示,建立标签与文件的绑定关系流程如下:
(1)对文件进行摘要计算;
(2)将文件的摘要填充在标签体中;
(3)使用系统签名私钥,对标签中除标签完整性签名以外的所有内容计算摘要并签名,将此签名作为标签完整性签名置于标签头中。
1.1.5 验证绑定关系
如图5所示,验证标签与文件的绑定关系流程如下:
(1)使用系统签名公钥,对标签完整性签名进行验证。验证通过,则标签完整性可信;
(2)对文件进行摘要计算;
(3)比较此摘要与标签体内的文件摘要,如相同,则绑定关系验证通过。
1.2 LISG技术架构分析
1.2.1 LISG内核模块与中间件接口
如图6所示,为提升处理性能,LISG内核及DPI模块实际上都工作在内核态完成,API负责与中间件进行通信及读取、分析安全电子文件的标签信息。
API负责与中间件通信,与中间件具有匹配的加解密及标签内容识别的规范。
1.2.2 LISG检测处理流程
核心层的设计思路是按照网络数据包在LISG内核中的走向流程来确定。核心态的系统结构参见图7。
核心态主要处理模块处理方式如下:
(1)DDo S&加解密模块
LISG自身安全性是实现安全电子文件传输的关键。为了防御由于DDoS攻击对LISG自身带来的安全威胁,我们专门在加解密模块中增加一个子模块专门检测DDoS攻击。使用者可以通过界面来设定规则以低于此类攻击。
(2)模式选择器
在LISG中,每个接口有一个模式切换选项,使用者可从交换模式和路由模式之间转换,而且做到该模块对其他模块透明,可提供对LISG接口相关信息的设置、系统信息配置等功能。
(3)协议分析器
在LISG中有协议待处理时,LISG将协议分析后选择性送至“内容过滤&DPI”模块中,起到分流协议的作用,从而提升系统效率。
(4)内容过滤&DPI
在LISG中设定了该模块的主要目的在于能够对安全电子文件进行深度检测,即通过标准接口分析标签内容,确定安全电子文档走向。另外,针对常用应用协议的识别,如HTTP、FTP、MSN、QQ等也需要由此模块完成检测识别工作,确保正确执行使用者意愿。
(5)动态连接表管理模块
在LISG中,为了快速的对状态连接表进行管理,可采用平衡二叉树,并对其进行封装,整个过程对外部所有其他模块是透明的。
(6)核心包过滤模块
核心包过滤为LISG最主要的和最核心的功能,该模块对主要协议ICMP,UDP,TCP等通常用的IP协议族的协议进行详细的处理,和对非IP协议族的协议进行笼统的处理。
(7)统计模块
内核中提供了高精度的合并处理功能,通过在核心进行缓存的处理,将针对已建动态链接表的信息及被各种原因拒绝的链接信息汇总。便于使用者判断安全电子文件的传输方向。
2 总结与展望
中间件与非对称保密传输安全网关构建了一套安全电子文件的传输系统,这套系统可以保证涉密的电子文件在可控范围内安全传输。从性能上看,目前来讲更加适合文本类电子文件的传输,而针对音频、视频类的电子文件传输也是适用的。该系统技术可行性强、安全性高,适合于在涉密系统的应用。
从长远来看,随着硬件性能的不断提升,后续可以考虑“多核+专用芯片”来提升LISG整体性能,而实现的关键在于专用芯片的开发,这属于另一个研究范畴,仍然需要进行周密的研究与技术可行性分析。
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非对称反应 第6篇
随着光学设计理念的创新和光学加工、检测技术的发展,非回转对称非球面已经在各类光学系统中得到了越来越多的应用。如新兴的“光学-数字”一体化成像技术——波前编码技术[1],就是通过在光学系统中加入一个含有三次项的非回转对称非球面元件,从而在光瞳函数上引入一个特殊的相位分布,使系统的MTF虽偏离衍射极限但在较大的范围内(可以达到原系统焦深的十倍以上)基本保持不变,再通过后续的数字图像处理技术将直接所得的图像进行复原得到像质良好的最终图像。该技术的应用效果相当于扩大了系统的焦深,并很好的控制离焦以及与离焦有关的误差,因此控制空间相机等空间光学系统的焦面误差是该技术的重要应用方向之一。空间光学系统对光学表面的面形精度极高,而目前含三次项的非回转对称非球面元件的加工精度还较低,如何提高这类元件的面形精度是目前的难点。
由于Si C材料具有较高的弹性模量,适中的密度,低原子系数,较小的热膨胀系数,较高的导热系数和耐热冲击性,因此具有高的比刚度、高热稳定性、高辐射稳定性及高度的尺寸稳定性等一系列优秀的物理性质,具备良好的机械加工和光学加工性能,而且制备时间短、轻量化程度高,是目前空间光学反射镜镜胚的首选材料。但Si C属于多相陶瓷材料,其材质既硬且脆,加工难度很大[2]。
基于以上两点,本文探讨了Si C非回转对称非球面加工和检测技术,给出了面形方程为z=3λ(x3+y3)(x,y为归一化坐标,λ=0.632 8µm)、Φ150 mm的反射式实验件的加工过程,给出了一种基于数字模板的非零位检测手段,并通过实验验证了该方法的精度。
1 加工工艺
工件面形方程为z=3λ(x3+y3)(x,y为归一化坐标,λ=0.632 8µm,Φ150 mm),其理想面形如图1(a)所示。可见表面矢高沿箭头方向单调增加,最高点Hmax与最低点Hmin的高度差达到了6λ。这意味着从基底平面向理想面形修整时最低点Hmin的材料去除量达到3.8µm。在相同工艺条件下这必然会延长加工周期。这里通过将理想面形方程进行Zernike拟合进而去倾斜的办法来减少材料去除量。
根据Z2=x,Z3=y,Z7=3x3+3xy2-2x,Z8=3y3+3yx2-2y,Z10=x3-3xy2,Z11=-y3+3x2y
则z=3λ(x3+y3)=15.λ(Z2+Z3)+.075λ(Z7+Z8+Z10-Z11)
这里Z2、Z3仅表示的是x和y方向的倾斜,属于调整误差范畴;而Zygo干涉仪的Metropro软件在数据处理时也会将干涉条纹中全部的倾斜成分移除,不管是空间位置的倾斜还是表面自身的倾斜。据此,可以将面形方程中的倾斜量1.5λ(Z2+Z3)舍去。这相当于将基底平面倾斜一个特定的角度,并不影响实际面形。此时新的面形方程变为z=3λ(x3+y3)-1.5λ(Z2+Z3),新面形如图2(b)所示。此时最高点Hmax与最低点Hmin的高度差缩小到只有3.26λ,即最低点Hmin的材料去除量只有2.06µm。可见这种处理有效的减小了材料去除量,缩短了加工周期。
根据加工手段可以将加工流程分为三个阶段:首先通过单轴机对镜胚依次进行粗磨、精磨、抛光,最后加工出的起始标准平面,面形精度为PV=0.15λ,RMS优于0.02λ;然后采用我所光学技术研究中心自行研制的FSGJ-1四轴联动非球面加工中心进行修磨[3,4],磨料为0~0.5µm人造金刚石微粉,数控修磨后工件表面面形如图3所示,此时的面形精度为PV=0.982λ,RMS=0.09λ;最后进行手工研修(尤其是表面低点),最终加工的结果如图4所示,面形精度为PV=0.327λ,RMS=0.023λ。
2 面形检测
2.1 检测手段
目前,比较普遍采用的非球面检测手段是零位补偿法,即通过由高精度透镜组成的补偿器将理想平面波或球面波转换为与被测非球面吻合的非球面波,使出射波前与反射波前共路,实现非球面的高精度检测。但这种方法显然不适合于检测文中的实验件:零位补偿法要求检测波前的法线在到达被测非球面时与其表面各点的发现一致,但是普通透射光学元件的表面也是二次曲面,其组合是不可能将理想平面波或球面波转换成含有三次项的波前与文中工件相吻合[5]。本文提出了一种新的基于数字模板的非零位检测方法,并通过实验验证了其检测精度是可以达到要求的。
如果用Zygo平面干涉仪直接检测文中提到的工件面形,直接测量结果可以看作由三部分组成:
其中:∆w1表示工件实际面形与理想面形的偏差,即检测中实际关心的部分;∆w2表示工件理想面形与理想平面(参考波前)的偏差;∆w3表示非零位检测中的非共路误差。由于工件的理想面形已知,因此∆w2可以通过计算求得。由于检测波前是平面,因此这里的∆w2其实就是工件的理想面形本身。以∆w2作为数字模板:通过Zygo干涉仪的驱动软件Metropro自带的工具将其转换为data文件并将其设置为作为Metropro中的系统误差项,同时激活Metropro中的去除系统误差功能,这样这部分误差∆w2就可以在检测过程中自动去除。如果再能确定∆w3,就可以得到准确的∆w1。显然,∆w3与被检工件面形、矢高变化率密切相关,面形越陡、矢高变化率越大则∆w3的影响就越大。
为确定非共路误差的影响,这里采用这种非零位检测方法对一个球面样板进行了检测。该平面顶点曲率半径为4 092.5 mm,直径为10 mm,由此可以计算出该球面边缘处与理想平面的最大偏离量为4.826λ,最大矢高变化率为1.74λ/mm。采用正常零位检测的结果(即∆w1)如图5(a)所示,面形精度为PV=0.091λ,RMS=0.008λ。在相同条件下采用非零位检测方法的结果(相当于∆w1+∆w3)如图5(b)所示,面形精度为PV=0.089λ,RMS=0.008λ。这里的∆w2为该球面的标准面形与理想平面的偏差,即该球面的标准面形本身(如图6所示)。比对两种检测手段的结果,RMS完全相同,PV值的差别为0.002λ(多次重复测量PV值的最大差别为0.005λ),且这种误差是加性的,不随PV值的增大而增大。对于一般精度的检测(要求PV精度达到0.1λ,RMS精度达到0.02λ),这个量级的误差是完全可以忽略不计的。这种非共路误差主要与被检工件位置、被检工件的陡度有关,陡度越大则非共路误差越大。而实际被检工件的直径为150 mm,最大矢高变化率不大于0.05λ/mm,远小于球面样板的最大矢高变化率。因此当检测条件与检测球面样板一致时(主要是实际被检工件与干涉仪标准镜距离要与标定非共路误差时球面样板与干涉仪标准镜的距离一致),非共路误差对检测结果的影响可以忽略。
基于以上的结论,以被检工件的理想面形(如图2(b)所示)与理想平面的偏差作为系统误差,直接进行检测的结果就应该是工件的面形误差。应用这种检测方法,最终测得工件面形误差PV=0.327λ,RMS=0.023λ,检测结果如图7所示。
2.2 误差分析
在2.1中通过对标准球面样板的非零位检测可以看到,在一定情况下非共路误差的量级远小于工件的实际面形误差,因而对检测精度的影响可以忽略不计。可以说,实际检测结果是在干涉仪测量原理误差范围内的高精度近似,或者说这种非零位检测合理利用了干涉仪动态范围。主要原因有以下两个方面。一是只有当被检工件的面形与其理论面形完全一致且不存在位置误差时,参考光与检测光才能完全共路。但工件的面形总要存在这样或那样的误差,位置误差也不可能被完全消除,因此在实际工件的检测中绝对的零位条件不可能被满足。但理论和实践都表明,在零位检测中由干涉仪直接测得的被检工件面形误差是比较精确的,由被测光与参考光非共路引入的误差完全可以忽略不计。二是在大多数非零位检测中,参考光与被测光的非共路误差会对检测结果造成显著的影响,因此需要反向光线追迹(reverse ray-tracing)来计算非共路误差的贡献并在检测结果中予以去除[6,7]。但反向光线追迹需要干涉仪光学系统的精确参数作为输入条件,而对于目前广泛使用的商用干涉仪这些参数是几乎无法得到,因而通过反向光线追迹的办法来去除非共路误差对检测结果的影响是行不通的。基于以上的两点考虑,这里对文中非回转对称非球面的非零位检测可以看作是对“带有特殊面形误差”的平面的零位检测。由于该“特殊面形误差”的PV及其斜率均较小,处于干涉仪测量原理的允差范围之内,因此其非共路误差可以忽略不计(前面已有证明),而没有必要进行反向光线追迹。
由于检测是在恒温(20±2)℃、恒压(一个大气压)实验室的气浮平台上进行,因而外部温度变化及气流扰动对检测精度的影响不大。除非共路误差外,影响检测结果的主要因素为工件的定位精度。作为空间刚体,工件的位置包含6个自由度,沿z轴(光轴方向)的平动∆z,沿x、y轴(确定垂直于z轴平面,且与z轴两两正交)的平动∆x、∆y,绕z轴的转动θz、绕x、y轴的转动θx,θy。由于标准镜为平面,且检测条件与检测标准球面样板时相同,因而∆z的影响并不大;由于在检测结果中所有的倾斜成分都要被清除,因此θx,θy的影响也不大。在像面上,被检工件形成的干涉条纹区域应该与数字模板完全重合,因此θz、∆x、∆y对检测结果影响相对较大。由于采样点比较密集(在工件直径方向的采样点为450个点左右,平均工件上每毫米对应3个象素点),数字模板上相邻像素的矢高差很小。实验表明,只要∆x、∆y均小于1 mm即实际干涉条纹与数字模板的偏差不超过3个像素,检测结果基本保持不变。而使∆x、∆y均小于1 mm是很容易实现的。即使在两次检测过程中干涉条纹区域较原来有较大的偏离,只需要根据偏离量对数字模板在x、y方向进行简单的坐标平移,不需要任何近似,对检测结果不会有影响。而θz则是对检测结果影响最大的因素。由于工件面形是非回转对称的,因此在每次检测过程中工件绕z轴的转角应与第一次检测时保持一致。实验表明,当|θz|≥0.5°时,即工件绕z轴的转角超过初始值(第一次检测时工件与z轴的转角)0.5°,其对检测结果的影响就不可忽略不计了,此时与上次检测的结果将不再具有可比性。因此应尽量保证工件绕z轴的转角保持不变,即|θz|越小越好。同时在加工-检测的工艺循环中应当注意,若调整干涉仪的放大倍率,则需要根据新的干涉图大小重新制作数字模板。
3 结论
本文讨论了一种面形方程为z=3λ(x3+y3)(x,y为归一化坐标,λ=0.632 8µm)非回转对称非球面的加工和检测方法。首先加工出一个较好的基底平面,然后采用非球面数控中心研磨及手工研抛相结合的方式完成最终面形的加工;采用非零位检测的方法对工件进行了检测,并通过相关实验证明了检测过程中的非共路误差对检测精度的影响可以忽略不计。最后工件的面形精度达到了PV=0.327λ,RMS=0.023λ。下一步的工作包括加工难度更大的凸非球面上迭加三次项的非回转对称非球面,并考虑采用计算全息图(CGH)实现高精度检测。
摘要：针对一种SiC材质的非回转对称非球面元件,本文介绍了该元件的加工和检测方法。该实验件的理想面形方程为z=3λ(x3+y3)(x,y为归一化坐标,λ=0.6328μm),镜胚材料为Φ150mm的SiC,加工方式为数控机床和手工研抛相结合。在加工过程中为提高加工效率缩短加工时间,选择平面作为最接近表面并认为去除了面形中的倾斜项。去倾斜之前最低点的材料去除量为3.8μm,而去倾斜后则为2.06μm。本文提出了一种新的基于数字模板的非零位检测方法。直接采用Zygo平面干涉仪检测工件,检测结果可以分为三部分:工件实际面形与理想面形的误差,工件理想面形与平面波前的误差和非共路误差。其中第二部分可以事先计算出来并转换为系统误差文件在检测过程中自动去除。通过在相同条件下检测一个已知的球面样板验证了非共路误差对于检测结果的影响可以忽略不计。由此在一次测量中可直接得到面形误差。实验结果表明,基于这种检测手段最后测得实验件的面形精度PV达到0.327λ,RMS优于0.025λ,达到设计要求。
关键词：SiC,非回转对称,非球面,非零位检测,数字模板,面形精度
参考文献
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非对称连续刚构桥特性分析 第7篇
关键词：连续刚构桥,方案布置,桥型,跨度比
1概述
近年来,随着我国山区交通建设的快速发展及挂篮施工技术的成熟,连续刚构桥这一桥型因其经济性和良好的受力性能而备受工程师们的喜爱。
对于大部分山区峡谷来说,由于地形条件的限制,适合中等跨度的桥型有连续梁桥、刚构桥及拱桥。连续刚构桥与连续梁桥及拱桥相比,具有施工更加简单,更符合峡谷地形的特点。尤其是薄壁高墩的使用,增加了刚构桥吸收变形的能力,使其具有明显的柔性特性,对抗震特别有利。
国内外已经建成的连续刚构桥大部分为对称布跨,并且主墩墩高差别不大,全桥从结构布置及受力来说,具有明显的对称性(见图1)。然而由于一些特殊原因,出现了非对称布置的连续刚构桥,并且这种桥型并非特例,目前对这种非对称布跨的连续刚构桥特殊类型的研究还存在一些不足,相关文献较少。
与连续梁桥相比,连续刚构桥将部分桥跨结构和墩台刚性相连,在竖向荷载作用下,将在主梁端部产生负弯矩,因而减少了跨中的正弯矩,从而减少主梁高度。然而刚构桥在竖向荷载作用下,桥墩除承受压力外,还承受弯矩作用,墩底将会产生水平推力。连续刚构桥为超静定结构,在混凝土收缩徐变,温度变化、墩台不均匀沉降及预加力等因素的影响和作用下,会产生附加内力。
2非对称布置连续刚构桥实例分析
2.1挪威Raftsundet桥
挪威Raftsundet桥,建成于1998年,为世界上最大跨度的预应力混凝土连续刚构桥。由于受海湾地形条件限制,桥梁采用四跨连续非对称跨径布置,全桥跨径布置为(86+202+298+125)m。该桥边跨与主跨之比分别为0.68与0.42,跨径比之差达到0.26,产生非常大的不平衡内力(见图2)。
该桥为了解决不平衡内力,采用了以下方法:1)从设计上298 m主跨中224 m部分采用轻质混凝土,以降低梁段重量;全桥主梁采用高强混凝土C60及C65以减小结构尺寸,从而减轻梁重。2)从施工上采用挂篮悬浇的施工方法,按照86 m跨、125 m跨、298 m跨、202 m跨的先后顺序合龙,设置施工临时辅助墩,并在箱梁两端设置混凝土块压重,以平衡施工不平衡内力。
2.2泸州长江二桥
泸州长江二桥为三跨非对称连续刚构桥,由于受地形及通航条件限制,该桥采用(145+252+49.5)m的跨径布置方案。该桥边跨与主跨之比分别为0.58与0.20,跨度比之差达到0.38,左右两边跨极不对称,并且最小边中跨比0.20远小于连续梁桥经济合理的边中跨比值0.55~0.65,为设计和施工带来了很多困难(见图3)。
该桥为了解决不对称跨径布置的问题,采用了以下方法1)短边跨侧设置锚碇桥台,以承受由于极小边中跨比(0.20)带来的负反力问题。2)由于锚碇桥台限制了结构在短边跨侧的位移导致长边跨侧方向的主墩墩底承受过大弯矩,这通过钢沉井设置80 cm的预偏心及在中跨合龙前施加顶推力来缓解。
2.3贵州关兴公路落拉河大桥
落拉河大桥位于贵州省关岭县,桥址区有断裂构造,为避开此种地质条件,主桥设计采用(40+166.5+97)m不对称连续刚构布置方案。该桥边跨与主跨之比分别为0.24与0.58,跨度比之差为0.34,为设计和施工带来了很多困难(见图4)。
该桥为了解决不对称跨径布置的问题,采用了以下方法:
1)短边跨侧设置40 m等高的大截面箱梁压重,以平衡主跨不平衡内力,改善中跨受力。
2)长边跨侧主墩的悬浇节段比短边跨侧主墩的悬浇节段多两个节段,即跨中合龙段偏短边跨侧设置,以减少短边跨压重数量。
3)施工过程中悬浇节段施工需要压重,必要时设置临时锚拉杆以抵消不平衡节段力。
3结语
非对称连续刚构,由于左右边跨与中跨之比差别较大,导致全桥在荷载作用下产生不对称的结构内力,而且很多极其不对称布置的连续刚构桥,其最小的边中跨比往往要远小于连续梁桥建议的合理边中跨比值范围,造成了设计及施工上的复杂。
另外,在海湾,河湾及山区地形条件下,中等跨度范围内的桥梁中,连续刚构这一桥型具有施工安全风险低,经济性好等优点。由于地形条件的特殊性,经常要布置非对称连续刚构这一桥型,就需要工程师合理把握,通过对比分析,采取有效的技术手段解决非对称连续刚构桥的一系列问题,这样非对称连续刚构桥不失为一种既经济又合理的桥型。
参考文献
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中国货币政策非对称效应分析 第8篇
货币政策非对称效应对中央银行运用货币政策调控宏观经济运行至关重要。相同程度紧缩性和扩张性货币政策对产出的影响程度不同,在平抑经济过热和刺激经济增长时政策的实施力度就不应相同,这对于日益倚重于货币政策来调控宏观经济波动的中国来说意义重大。中国紧缩性和扩张性货币政策对经济冲击效果孰强孰弱的研究有利于澄清学术纷争,且对于中央银行掌握政策非对称规律并确定合理的政策实施力度具有重要的实践意义。
关于货币政策非对称效应经典文献的结论如出一辙,紧缩性货币政策效果强于扩张性货币政策。首先,货币供给冲击会影响产出。Barro(1977, 1978)、Frydman & Rappoport(1987)的研究发现,预期到的和未预期到的货币供给变化对产出的影响存在着较大差异,这种差异性又取决于产出波动在多大程度上是由未预料到的货币供给变化引起的。其次,负向货币供给冲击对产出的影响程度强于正向货币供给冲击对产出的影响。Cover(1992)重点研究了正负向货币冲击对产出影响的差异性,发现美国紧缩性货币政策的政策效果比扩张性货币政策强。其开创性研究激发了学者们的兴趣,之后的研究进一步证实了Cover的研究结论(DeLong & Summers,1988;Karras,1996)。
中国货币政策也存在着显著的非对称效应,但学界关于政策效应强弱程度存在重大观点分歧。一是紧缩性货币政策更为有效(陆军和舒元,2002;刘金全,2002),持这一观点的学者占多数;二是扩张性货币政策比紧缩性货币政策更为有效(黄先开和邓述慧,2000;冯春平,2002)。国内研究缺陷主要有三,一是没有考虑政策冲击以外的因素纳入分析框架;二是把利率作为货币政策衡量指标尚不符合中国目前国情;三是未能为中国货币政策非对称效应的形成机理提供理论解释。
本文根据中国1952-2006年的年度数据,将政府预算赤字、政府消费占全社会消费总额的比率、城镇登记失业率、流通中现金、外汇储备等因素纳入分析框架,基于中国国情以货币供应量作为衡量货币政策测度指标,探讨中国货币政策非对称性效应。研究表明中国货币政策存在显著的非对称效应,且紧缩性货币政策比扩张性货币政策更为有效。具体研究步骤为:首先选取货币供应量作为测度货币政策中介目标的主要参考指标;其次,通过构造四类经典的货币供给方程来测度货币政策冲击的强弱和方向;最后,实证分析紧缩性和扩张性货币政策对产出的非对称影响,并以菜单成本理论解释货币政策非对称效应的形成机理。
二、变量选择与数据说明
中央银行通过调控中介指标以达到影响宏观经济运行的目的,如欲充分研究货币政策效应,选取合理的中介指标和最终指标则是至关重要的。本文使用的主要变量说明见表1。
(一)货币政策的最终指标
中央银行实施货币政策,归根究底是为了调控经济运行,因而检验货币政策的非对称性效应,需要通过最终目标来体现。一般来说,货币政策的四大最终目标(经济增长、物价稳定、充分就业、国际收支平衡)之间往往存在着矛盾,不可能同时达到四大目标。借鉴前人的研究成果,本文选取国内生产总值(GDP)作为检验货币政策非对称效应的代理变量(Cover,1992;刘金全,2002)。如果正向和负向货币冲击对GDP的影响不同,即可判断货币政策存在着非对称效应。
(二)货币政策的中介指标
学界关于选取什么变量代表货币政策一直都争论不断。一般情况下,货币政策工具的运用并不能直接对货币政策最终目标变量产生影响。操作目标与中介目标是货币政策传导过程的中间环节,在货币政策的传导中起着承前启后的作用,把中央银行的货币政策工具与货币政策的最终目标联系起来。操作目标是中央银行为实现中间目标调控的政策变量。各国中央银行制定的操作目标不尽相同,如美国有准备金和联邦基金利率,英国有货币基数、银行资产与负债、短期利率,日本有银行同业拆借利率、票据买卖利率、短期优惠利率和都市银行贷款量等等。
但一国中央银行究竟采用什么样的中介指标,取决于一国所处的经济阶段和金融发展水平。作为信贷资金的利率应该能够灵敏反映市场对资金的供求状况,也应是中央银行和学者们研究货币政策首选的中介指标。由于中国利率市场化程度较低,受国家控制较严,并没有发挥资金价格信号的作用。从中国商业银行资金运用结构看,信贷资金主要流向国有企业,而其投资对利率的敏感性很低;从银行资金来源结构看,居民存款占据了很大份额。因为中国资本市场和货币市场发展程度较低,储蓄对利率不敏感。目前,国内文献中估计的产出与利率弹性并不高,且中国不同期限的利率呈现出相似的变动趋势(见图1);贷款利率在较长期限内都是固定不变的,不会对资金需求灵活反映。因而对市场不敏感和受到国家控制的利率难以承担货币政策向经济传导的重任。
另一方面,货币供应量与经济增长呈现出了高度的同步性和相关性(见图2)。有鉴于此,本文选取货币供应量作为货币政策中介目标。现有研究一般以流通中现金(M0)、狭义货币(M1)或广义货币(M2)作为货币供应量的度量指标。由于M0和M1无法真实反映我国的货币需求,以及它们自身过强的内生性特征同样限制了其现实实用性(王韧和吴健,2007)。因而本文采用广义货币供应量M2作为货币政策的中介目标。
总而言之,目前在中国由于利率不能正确和及时地反映经济的运行情况,因而利率难以担当货币向真实经济传导的中介指标;货币供应量与经济增长具有高度的同步性和相关性,因而是测度货币政策对经济发展作用的良好指标。
(三)货币政策的实施环境
货币政策的实施效果还受诸多关键环境变量的影响。参考现有文献,在货币政策传导渠道中起重要作用的外部变量包括:政府预算赤字(Nebs)、政府消费总额与全社会消费总额的比率(Nedv)、城镇登记失业率(Ur)、流通中现金(M0)、外汇储备(Rs)、一年期定期存款利率(r)、全国固定资产投资(Kf)、工业增加值(Indu)、居民消费额(cs)以及商品零售价格指数(Rpi)。在下文中若不特别说明,变量前的D均表示变量的一阶差分,G均表示变量的增长率。本文选取这些外生变量纳入计量模型中,能较好考察货币政策对真实经济的作用效应。
(四)数据说明
本文选取1952-2006年的年度数据,城镇就业登记率的样本期间为1978-2006年。指标的样本数据主要有两个来源:统计年鉴和统计网站。本文所使用的统计资源包括《中国统计年鉴》、《中国经济年鉴》、《中国金融年鉴》、《中国固定资产投资年鉴》、《中国人口年鉴》和《新中国55年统计资料汇编》;部分数据来源于国家统计局、中国人民银行、中宏网、搜数网和锐思数据库;部分数据通过计算得出。实际上,不同数据来源有部分数据重复,且出现一定程度的偏差,作者在收集数据过程中通过印证和比较,力求用认可度最大的、真实的数据进行分析。
三、货币政策的测度方法
实证分析主要包括三部分。首先,对货币供给增长率与各变量之间的关系进行了直观描述;其次,对时间序列进行相关检验,对每一组所包含的变量进行了单位根、协整和格兰杰因果检验;最后,采用广为使用的两步OLS法Barro & Rush(1980)、修正后Mishkin(1982)、Cover(1992)货币供给方程,以及适应中国国情的货币供给方程。
第一,Barro and Rush构造的货币供给方程为:
其中Gmt代表货币增长率;Ur为U/(1-U),U为失业率;Fedv为联邦政府真实支出占名义支出的比例;a项是偏相关系数。误差项ut为货币供给的扰动项,表示货币供给冲击。
第二,修正后的Mishkin货币供给方程为:
修正Mishkin的货币供给方程认为货币供给分别是滞后四期的货币供给、90天美国联邦政府国库券平均利率的差分(Dtbr)以及联邦政府预算赤字(Febs)的函数。修正Mishkin货币供给方程与Mishkin货币供给方程的主要区别在于,Mishkin所使用的货币方程中是90天美国联邦政府国库券平均利率,而修正Mishkin货币方程中是90天美国联邦政府国库券平均利率的一阶差分Barro & Rush(1980)所采用的货币供给方程。GM是货币供给的增长率,Barro-Rush所使用的是M1,本文对此稍有改动,采用的是M2;原方程使用的是Fedv——联邦政府真实支出占名义支出的比例,本文使用Nedv——政府消费占总消费的比率代替这一变量。第三列的货币供给方程类似于Mishkin(1982)所采用的货币供给方程,变量的具体含义已经在前文给出,此处不再重复。本文使用一年期存款利率的差分(Dr)来代替原方程中所使用的90天国债利率的差分(Dtbr)。第四列报告了Cover(1992)所采用的货币供给方程。第五列则报告了本文所使用的货币供给方程。从回归结果来看,本文所使用的货币供给方程回归结果最为显著,且调整后的拟合优度显著大于其他三个货币供给方程。由此获得的货币冲击可用于测度了货币政策实施力度和方向。
2. 政策冲击评介与待验证假设。
在对货币供给方程进行回归后,我们可以进一步定义正向和负向货币供给冲击。判断和检验货币政策效应的非对称性,必然要涉及到如何描述或者度量货币政策的形式,也就是需要说明什么是紧缩性货币政策,什么是扩张性货币政策。在一般的实证检验中,经常使用货币供给增长率的变化来表示货币政策的强度(Johnson,1962),也有使用联邦利率的变化来度量货币政策的方向(Bernanke & Blinder,1992),还有使用政策制订者的陈述或者表白来编制货币政策指数来描述货币政策状态的(Morgan,1993)。
本文将货币供给与趋势水平(反映适应性预期)之差定义为货币供给冲击。在对每一个货币供给方程进行回归后,都可以得到一个残差序列,本文将该残差序列视为货币供给冲击。如果残差大于0,就认为货币供给冲击为正;如果残差小于0,那么就认为货币供给冲击为负。分别用下面两个式子来表示正向货币供给冲击(POSt)和负向货币供给冲击(NEGt):
POSt=max(ut,0) (5)
NEGt=min(ut,0) (6)
其中ut是对货币供给方程进行回归后所得到的残差项。由此获得正向和负向货币供给冲击后,将GDP同时对正向货币供给冲击和负向货币供给冲击进行回归,具体回归方程表述为:
其中X表示其他自变量。在上述回归模型中,正向货币供给冲击的系数和表示扩张性货币政策的总体冲击作用;当其不为零时,扩张性货币政策具有实际效果。负向货币供给冲击的系数和表示紧缩性货币政策的总体冲击作用;当其不为零时,紧缩性货币政策对真实经济具有真实影响。这时可以通过回归系数之间的约束检验,判断货币政策对实体经济是否具有非对称效应。货币政策效应非对称性的零假设和备择假设分别为:
如果检验结果拒绝了零假设H0,就认为货币政策存在着非对称效应;如果β1<β2就说明紧缩性货币政策比扩张货币政策具有更大的政策效应,反之扩张性货币政策比紧缩性货币政策具有更大的政策效应。
3. 产出对货币政策的反应。
产出方程如式所示,包括产出的滞后项、货币供给冲击的当期和滞后项,以及利率一阶差分的当期项和滞后项。由于Barro & Rush(1980)和Mishkin(1982)的产出方程并没有包括利率一阶差分的当期项和滞后项,因而本文也报告了不含利率一阶差分项的回归结果,从而与其他方程的回归结果进行比较。本文把利率项纳入产出方程,主要是因为尽管目前利率并不是一个很好的中介目标,但随着中国金融市场化改革的加快,利率对最优资本存货进而会对产出产生越来越大的影响;另一方面与Cover所采用的产出方程相一致,这样可以检验回归的稳健性。
检验正向和负向货币供给冲击的一种方法是Barro(1977, 1978)、Barro & Rush(1980)以及Cover(1992)所使用的两步法。这就要求得到货币冲击的三个序列。首先获得货币供给冲击序列,等于回归货币供给方程后得到的残差项;其次,根据式和获得正向和负向货币供给冲击序列。在获得正向和负向货币冲击序列后,就可以进一步估计产出方程。
四、货币政策非对称效应的证据
(一)无货币供给冲击滞后项的结果
首先假定只有当期货币供给冲击会影响产出,同时使用Wald统计量检验正向和负向货币冲击是否相等。研究表明中国存在货币政策非对称效应,当期非对称效应为负。Barro-Rush和本文所使用的产出方程都在5%的显著水平上拒绝了正向货币冲击系数等于负向货币冲击系数的假设,这意味着中国存在着较为显著的货币政策非对称效应。除了Barro-Rush模型回归出的负向货币冲击的系数大于正向货币冲击的系数之外,其它三个模型均表明在中国当期正向货币冲击效应大于当期负向货币冲击的效应(负非对称效应)。但是,由于货币政策发挥作用会存在一个时滞,仅仅检验产出对当期货币供给冲击的反应程度不足以对中国货币政策是否存在非对称效应给出最终答案刘金全,2002),因而将产出对滞后两期的货币冲击进行回归所得到的结果是比较契合实际的。Wald检验表明大多数模型中正向货币冲击系数等于负向货币冲击的假设在10%的显著水平上被拒绝了;且正向货币冲击系数之和等于负向货币冲击系数之和的假设在10%的显著水平上也被拒绝了,这意味着正负向货币冲击对产出具有显著的非对称影响。总之,在中国存在着较为显著的货币政策非对称效应,且相对于正向货币供给冲击对产出的影响,负向货币供给冲击具有更大的政策效应⑥。
综上所述,不论产出函数是否包含有利率项,以及不论是否包含货币供给冲击滞后项的回归结果都表明,中国货币政策存在着较为显著的非对称效应,即紧缩性货币政策和扩张性货币政策对产出的影响存在显著的差异。从模型的稳健性来看可以得出本文的最终结论,即中国货币政策总体上表现出了经典非对称性——负向货币供给冲击对产出的影响程度高于正向货币供给冲击。
五、货币政策非对称效应的成因及启示
通过构建四种货币供给方程对中国数据进行了实证检验,本文证实了中国紧缩性货币政策效果强于扩张性货币政策,主要得出以下几个基本结论:第一,选取了适合中国国情的货币政策测度指标。首先,在利率市场化尚未成熟之前,在中国投资和产出对利率并不敏感,货币供给量是当前测度货币政策的主要参考指标;其次,本文使用四类货币供给方程测度货币政策冲击的强弱和方向,为研究货币政策对产出的影响打下基础。第二,中国存在货币政策非对称效应。根据四类货币供给方程进行的实证检验都得到同一个结果,紧缩性货币政策与扩张性货币政策对产出的影响存在显著的差异。第三,紧缩政策与扩张政策孰强孰弱?当期正向货币冲击对产出的影响力度大于当期负向货币冲击对产出的影响力度;但滞后两期和四期负向货币冲击对产出的影响力度则分别大于相应滞后期的正向货币冲击的影响力度。从货币政策对产出的总体影响来看,中国紧缩性货币政策比扩张性货币政策更为有效。
货币政策非对称效应的主要成因是非对称的价格传导机制。菜单成本和扭曲成本是导致货币政策传导机制非对称的重要原因。面临货币供给冲击时,企业通过比较菜单成本与扭曲成本来形成经济均衡时的产量和价格决策,从而形成了价格调整粘性。扭曲成本随通货膨胀率的上升呈非线性变化,所以货币政策对经济总量的影响力也随通货膨胀率而变化,货币政策效应非对称程度在不同的通货膨胀率区间存在差异。企业降价比涨价需承受更大的菜单成本,因而面临负向货币冲击时企业会更多地调整产量而不是价格;相反,面临正向货币供给冲击时,企业则会更多地调整价格而非产量,导致货币政策传导机制出现了非对称性,最终导致货币政策出现经典非对称效应,即负向货币冲击对产出的影响力度大于正向货币冲击对产出的影响。
由于中国货币政策效应存在着较为显著的非对称性,且紧缩性货币政策效应强于扩张性货币政策。因而,在不同的经济发展阶段,中央银行通过实施相应的货币政策可以达到调控宏观经济的作用,但拉动经济复苏和平抑经济过热的政策实施力度则应不同。
摘要：经典的货币政策非对称效应意味着相同程度紧缩性货币政策效果显著强于扩张性货币政策,本文通过构建四类货币供给方程全面测度中国货币政策冲击,藉此验证货币政策非对称效应的存在性及表现形式。研究表明中国货币政策存在显著的非对称效应,当期正向货币冲击对产出的影响力度大于负向货币冲击对产出的影响力度;但滞后两期和四期负向货币冲击对产出的影响力度则分别大于相应滞后期的正向货币冲击的影响力度;考虑货币政策发挥作用的整个时段,紧缩性货币政策比扩张性货币政策更为有效。
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