基于经验模态分解的超声波管外测压信号去噪

在超声波管外测压中,回波信号往往受到噪声的干扰,所以在提取信号特征时,需对回波信号进行去噪。提出了一种基于经验模态分解（EMD）的超声波信号去噪方法,首先利用EMD求出信号的本征模态函数（IMF）,然后通过对比分析,利用反映信号主要特征的模态分量对信号进行重构以实现去噪。实验结果表明,该方法能够有效地去除噪声,提高超声回波信号的信噪比。     

基于EEMD和低秩稀疏分解的超声缺陷回波检测方法

针对应用超声对金属材料微小缺陷检测时缺陷回波容易被噪声干扰的问题,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和低秩稀疏分解相结合的检测方法,以避免传统基于经验模态分解(EMD)的去噪方法难以消除结构噪声的问题.首先对缺陷检测信号进行EEMD得到一系列本征模态函数(IMF),采用基于概率密度函数的相似性测量方法选取相关模...     

齿轮焊缝超声检测信号降噪方法研究

汽车变速箱齿轮焊缝的超声检测过程中,超声回波信号存在信噪比较低导致误检率较高的问题。该文根据齿轮焊缝超声检测信号中噪声的特点,提出利用经验模态分解进行滤波的方法。针对经验模态分解过程中出现的虚假频率现象,提出镜像扩展的解决算法,把镜内信号映射成一个周期性的信号,抑制端点效应,避免虚假频率现象。仿真结果表明该方法可有效提高信噪比且抑制虚假频率的产生,通过标准伤试块的实验结果表明,该文提出的方法可以在较小硬件开销的情况下,有效减小噪声信号干扰,将噪声峰值从高于闸门8.4%降低到低于闸门7.9%,提高检测效率。     

基于EMD的高压燃气管道泄漏信号欠定盲分离方法

为能将城市高压燃气管道泄漏产生的应力波信号中混有多种干扰振动及噪声的有效泄漏信号与多源混合振动信号分离,提出基于EMD的泄漏信号欠定盲分离方法。对传感器采集的混合信号进行经验模态分解;对各固有模态函数归一化峭度特征进行分析,选取含主要泄漏信息的固有模态函数进行重构;构造由重构信号及观测信号组成的矩阵,用扩展联合对角化算法实现信号分离,以解决欠定情况下的盲分离问题。实验结果表明该方法能较好实现有效泄漏信号的提取。     

基于冲击回波的原木内部空洞位置检测方法研究

为了沿原木轴向快速检测内部空洞位置,提出一种基于原木应力波信号分解的冲击回波法。首先对原木内部采集的应力波信号进行集合经验模态(EEMD)分解,然后基于时域特征和分量相关系数相结合的方法找出对空洞敏感的固有模态函数(IMF)分量,最后对该固有模态函数进行傅里叶变换,根据频域特征实现原木内部空洞径向缺陷定位。实验结果表明,该方法能够较准确的对原木内部空洞进行定位。     

基于变分模态分解的水下目标噪声特征提取及分类

当信号中存在异常事件引起的间歇现象时,传统的经验模态分解算法常易产生较为严重的模态混叠现象,严重影响目标特征提取的性能。文章在水下被动目标信号特征分析提取中引用变分模态分解算法。该方法能够自适应地对信号频带进行切割,极大程度上避免了传统模态分解算法所产生的模态混叠现象,提高了对目标特征提取的准确性,同时也避免了无效计算。此外,还利用相关性阈值进行模态选择,一定程度上消除干扰模态。在对变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）的各阶模态函数进行希尔伯特变换的基础上,提出一种基于变分模态分解和希尔伯特变换（VDM-Hilbert Transformation,VDM-HT）联合处理的特征集进行目标分类。采用四种分类器对3种水下目标噪声信号进行分类。结果表明,VMD-HT算法所提取的特征集相比其他模态分解算法具有更好的分类性能。     

基于AMD的经验模态分解含间断信号模态混叠消除方法

针对在经验模态分解筛选过程中间断信号引起的模态混叠问题,提出了一种基于解析模态分解的经验模态分解模态混叠消除新方法。利用第1个固有模态函数的瞬时频率特性得到其频率成分及二分频率,且能实现对间断信号的定位,然后再采用解析模态分解方法分离出间断信号,再对处理后的信号进行经验模态分解,从而消除该间断信号的影响。仿真分析和工程应用的结果表明,该方法能有效消除间断信号在经验模态分解过程中引起的模态混叠现象。     

基于CEEMD的心音信号小波包去噪算法研究

针对传统心音去噪方法易将其部分高频有用信息作为噪声滤除而造成滤波后的心音信号失真及信息丢失的问题,提出了一种基于互补总体经验模态分解(CEEMD)的小波包变换去噪算法。首先通过互补总体经验模态分解将心音信号分解为从高频到低频的不同固有模态函数分量(IMFs),并利用自相关函数客观界定信号的模态分量范围;然后对噪声主导模态分量和混叠模态分量采用小波包变换进行滤波提取有用信息后,与剩余固有模态分量进行重构得到去噪后的信号。实验结果表明,改进的算法不仅可以去除心音中的噪声成分,明显改善心音信号的信噪比和均方根误差,而且能够有效保留信号的高频有用信息,且在不同噪声水平下的去噪性能均优于传统算法,鲁棒性较好。     

改进的HHT方法及其在旋转机械故障诊断中的应用

针对希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)方法中存在的模态混叠和虚假固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)问题,提出一种基于总体包络均值经验模态分解(Ensemble Envelop Mean Empirical Mode Decomposition,EEMEMD)和虚假模态函数剔除算法相结合的改进HHT方法。该方法利用EEMEMD可准确反映加噪后信号的自身变化,一定程度上中和残留在各模态分量间的噪声,获得无模式混淆的较纯净的IMF分量。同时,通过基于归一化能量熵值的虚假模态函数剔除算法可有效剔除噪声干扰成分和迭代误差分量,从而提高信号特征提取的准确性。通过仿真分析和转子不对中故障诊断的工程实例表明,改进HHT方法能够较好地抑制模态混叠问题并有效剔除同故障无相关的虚假IMF,实现对旋转机械故障的有效诊断。     

基于自适应VMD的高速列车轴箱轴承故障诊断

以尺度空间对信号频谱中共振频段的识别能力为基础,结合变分模态分解(VMD)对信号的自适应分解能力,提出了预估惩罚因子的尺度空间引导VMD算法。该算法的核心包括以尺度空间对信号频段的共振频段划分从而确定VMD中的本征固有模态个数,并根据共振频段边界预估VMD各个本征固有函数的初始中心频率与相应的惩罚因子取值,从而提高VMD的自适应性以及准确性。仿真结果表明,该方法能够正确识别低信噪比条件下的故障信号的共振频带,并对信号进行准确的分解。应用高速列车轴箱轴承实验数据对该方法进行实验验证,能够有效分解信号中包含的不同故障冲击;与选择不同惩罚因子的VMD算法相比,能够更准确地提取出信号中的不同故障冲击,对VMD分解的自适应性与准确性有着显著提高。     

浅海单模入射声场目标回波特性研究

浅海环境中,目标回波受到入射和散射双向过程的信道多途影响,具有复杂的多途结构。基于相控垂直阵的单模发射技术能激发出指定的单个简正波声场,可以降低海底混响干扰,简化目标回波多途结构,为主动探测提供了一种有效手段。在信道中点声源目标回波模型基础上,采用简正波本征函数加权研究了单模声场入射下球形目标散射问题,建立了浅海单模入射声场目标回波预报模型,并利用模型对刚性球回波进行了数值计算。结果表明:总声源级相同条件下,单模发射声场与传统的点声源发射声场相比具有一定的阵发射增益,目标回波具有较高的声压级;单模入射能够消除单程多途的影响,回波结构相对简单,有利于目标的探测和识别。     

基于鱼雷导引弹道的目标回声特性研究

将板块元方法应用到鱼雷导引弹道计算中,对运动目标的回声特性进行了研究。用刚性球Rayleigh简正级数解检验了板块元方法对运动目标回声特性的计算,在此基础上把板块元方法应用到鱼雷尾追法、固定提前角法、平行接近法三种导引弹道下复杂Benchmark模型目标回声特性的研究。此方法为研究水下运动目标回声特性提供了重要的理论依据。     

目标噪声响度特征提取技术研究

考虑声纳员听音判型过程中,目标噪声的响度变化是其判型的重要依据,计算目标噪声信号的响度,提取其响度特征,基于响度特征对三类目标进行分类识别。设计神经网络分类器,实测数据验证了基于响度的目标特征提取方法是有效的,并分析了响度特征和能量特征的区别,说明了三类目标噪声响度特征较能量特征分布的集中度好,有利于提高分类识别的正确概率。     

Underwater single beam circumferentially scanning detection system using range-gated receiver and adaptive filter

Underwater target detection and ranging in seawater are of interest in unmanned underwater vehicles. This study presents an underwater detection system that synchronously scans a collimated laser beam and a narrow field of view to circumferentially detect an underwater target. Hybrid methods of range-gated and variable step-size least mean squares (VSS-LMS) adaptive filter are proposed to suppress water backscattering. The range-gated receiver eliminates the backscattering of near-field water. The VSS-LMS filter extracts the target echo in the remaining backscattering and the constant fraction discriminator timing method is used to improve ranging accuracy. The optimal constant fraction is selected by analysing the jitter noise and slope of the target echo. The prototype of the underwater detection system is constructed and tested in coastal seawater, then the effectiveness of backscattering suppression and high-ranging accuracy is verified through experimental results and analysis discussed in this paper.     

基于多波束系统的水下目标近程回波亮点声图像

模拟多波束系统,仿真得到了水下目标的二维回波亮点声图像。先采用小分置角双基地目标回波特性计算的近场板块元方法,计算得到水下目标的传递函数。再根据多波束系统的理论,建立了水下目标回波亮点二维声图像的基本框架,实现了水下目标回波亮点二维声图像仿真。最后得到了水下目标不同方位角情况下近程二维回波亮点的声图像。     

基于Gram—Schmidt正交化算法的水下目标回波检测

提出了一种基于Gram-Schmidt正变化算法的水下目标回波检测方法．该方法利用Gram—Schmidt正变化算法实现对干扰背景的预白化，通过归一化匹配滤波器可完成对水下目标回渡的检测．对仿真数据和实验数据的处理验证了该方法的有效性．     

基于PXI的水下目标辐射噪声和信号模拟器

文中以宽带和多目标信号为模型,在虚拟仪器开发环境LabWindows/CVI下,设计和开发了基于PXI总线的水下目标模拟器。目标模拟器产生24阵元平面水声基阵的接收信号,在实验室里模拟海洋环境下的目标回波、混响和环境噪声,提供测试水声设备所需的各种目标信号。最后给出了该系统在水声自导系统调试和性能测试应用中的结果。     

应用希尔伯特黄变换的单矢量传感器多目标分辨研究

将希尔伯特黄变换与矢量信号处理相结合应用到水声领域,与传统方法相比有许多优势。在希尔伯特黄变换中本征模态函数是基于序列数据的局部时间尺度特征而得出。每个本征模态函数可以看作是信号中一个固有振荡模态,其对应于某个目标的固有振荡,希尔伯特黄变换用经验模态分解的方法将信号分解为多个本征模态函数,可以较好地将不同目标的能量分离。该变换得到的瞬时频率、瞬时能量和瞬时方位具有清晰的物理意义,信号的时间-频率-方位-能量的四维分布为多目标信号处理提供了丰富的信息量。与传统处理方法相比不仅有较好的目标分辨效果,而且适用于非线性和非平稳信号的处理。     

深海波导中目标低频声散射特性研究

针对深海环境中目标的主动探测问题,建立了深海波导中目标低频声散射仿真的简正波耦合边界元理论模型。首先仿真了深海波导中Munk声速剖面条件下的声传播特性,然后根据深海波导中的声传播特性,仿真计算了声源位于不同深度时,波导中目标低频散射回波强度随声源与目标之间水平距离变化的特性。仿真结果表明,当声源深度为100 m(近海面)与1 400 m(声道轴)时,受完全声道的影响,在会聚区附近范围内散射回波强度较大;声源深度为4 900 m(近海底)时,受直达波与一次海面反射波的影响,在中近距离(小于40 km)范围内散射回波强度较大;对于接收水听器而言,置于临界深度以下时主动探测的距离更远。