参考信号频率自调整的数字相敏检波器算法的研究

本文提出了一种不需要外接同频参考信号的数字相敏检波器算法。该算法首先提取计算机产生的参考信号与被测信号频率的差值，然后根据该差值调整参考信号的频率直到满足要求。本文还讨论了数字相敏检波器的幅频特性，仿真试验表明理论分析与实际结果是一致的。该算法可以用于同频参考信号不能获得时正弦信号的幅度和相位测量。     

检测正弦信号相位差算法的研究

本文基于最小二乘原理和ＦＦＴ的选频特性，讨论了二种测量正弦信号相位差的方法。该算法适用于短信号序列的相位测量。实验结果表明这二种算法具有数据处理量少，准确度高的特点。     

调制度测量仪的一种精确评价方法

介绍一种用正弦载波的调幅、调频和调相信号的数字化精确解调方法,实现调制度测量仪的校准评价方案。通过信号发生器产生所需要的信号,用数字存储示波器进行波形测量,借助于数字化解调方法确定调制信号的各项参数,以它们为标准,校准评价调制度测量仪的测量性能和指标,通过数字存储示波器完成调制度测量仪的溯源。本方法的准确度高、分辨力高,可用于调制度测量仪的指标评价和计量。     

基于采样原理的直流电能表校准装置

介绍了一套自行研制的直流电能表校准装置,对输出的直流功率信号中的电压、电流分别变换后进行采样并卷积,得到一段时间内的平均功率标准值,采用相同的外触发信号同步采样测量被检直流电能表的脉冲输出,得到与被检直流电能表输出相关的频率值,并用LabVIEW编写了自动测试计算软件得到测量结果。该方法利用3458A数字多用表直流信号采样准确度高的特性,有效地克服了测量信号稳定性、测量噪声和分流器发热不稳对测量结果的影响,为建立高准确度的标准直流电能表校准装置提供了一种技术解决方案,为直流电能量值溯源提供了技术保障。     

稳态数字散斑测量仪校准方法探讨

针对稳态数字散斑测量技术在全场振动测试中的重要性,本文探讨了稳态数字散斑测量仪的校准方法;基于稳态正弦信号激励的压电振动台及高准确度的激光测振仪,搭建了稳态数字散斑测量仪的校准系统,并通过重复性实验验证了校准系统测量数据的准确性及可靠性;最后对自研的数字散斑干涉测量仪进行了校准,进一步证明了此校准方法的可行性.     

数字示波器大触发延迟时间的变频测量方法

针对数字示波器的大触发延迟时间,提出了一种变频测量方法。使用正弦激励信号周期作为测量尺度标准,将大触发延迟时间表述成整数个正弦周期与1个小数个正弦周期的合成。小数周期部分用相位差法直接测量获得,而整数的获取,通过相同的大触发延迟时间在不同激励信号频率下离散化时间点均具有整数个信号周期的特征而判定,最终以在极限延迟时间范围内不同频率下离散时间点最小周期的唯一性作为测量结果定量依据,并以此计算获得整数值。最后将两部分时间合成得大触发延迟时间测量结果。在数字示波器上所作的一组实验验证了该方法的正确性与可行性。该方法可用于数字示波器大触发延迟时间的精确测量和计量校准中。     

数字示波器大触发延迟时间的校准方法

针对数字示波器的大触发延迟时间,提出了一种标称校准方法。使用正弦激励信号周期作为测量尺度标准,将大触发延迟时间表述成整数个正弦周期与一个小数个正弦周期的合成。小数周期部分用相位差法直接测量获得,而整数部分则通过最大允许误差极限已知的标称大触发延迟时间计算获得,最终将两部分时间合成,得大触发延迟时间测量结果。在数字示波器上所作的一组实验验证了本文方法的正确性与可行性。该方法可用于数字示波器大触发延迟时间的精确测量和计量校准。     

基于小波变换和改进Hilbert变换对科氏质量流量计信号处理

针对工程应用中现有算法处理科式质量流量计两路时变信号相位差计算准确度不高的问题,采用一种基于小波变换和改进Hilbert算法结合的方法,对其两路时变信号进行分析处理,从而快速、准确计算出两路输出信号相位差。该算法首先采用基于小波变换重构的方法对信号进行逐层滤波,滤除现场环境中各种干扰信号并保持检测正弦信号滤波后相位不变,最后应用改进Hilbert算法计算出所测两路信号实时相位差。通过实验可知:该算法可行有效,实时性强,测量准确度高,能够实现科式质量流量计的高准确度测量。     

多输入多输出混合振动试验中正弦与随机信号分离方法

研究了多输入多输出正弦加随机混合振动试验的控制方法,指出混合信号中正弦信号和随机信号的精确分离是提高控制精度的关键因素。提出了具有滤波特性的不相关积分法在时域中识别正弦信号,避免了频域识别的泄露误差问题,详细地推导了将给定频率的正弦信号从混合信号中分离出来的公式;数值计算显示该方法的识别精度达到0.44%。以一悬臂梁作为研究对象建立两输入两输出振动试验系统模型,使用比例均方根控制算法和正弦幅值修正法分别对随机振动和正弦振动进行修正,将随机信号控制在参考谱的±3dB以内,将正弦信号的幅值控制在参考值的±10%以内,满足振动试验要求。     

模拟与数字频标比对系统的比较

本文通过基于差拍法对频标信号的全数字测量方法与以模拟处理为主的测量方法在准确度上进行对比。实验结果证明,全数字方法在测量准确度上不占优势,因此为了最大限度实现高精度测量,应恰当地使用模拟方法和数字方法处理信号。     

宽带多普勒测速技术中跨周期模糊问题的研究

宽带声学多普勒流速剖面仪,利用伪随机编码调制发射脉冲信号以及复相关算法计算各水层反射回波的多普勒频移,进而达到测速的目的。复相关算法中,在排除模糊速度干扰的情况下,测速精度与脉冲信号的长度存在正比的关系。而脉冲宽度越长,所用来调制发射脉冲信号的编码阶数也越高,随之带来的便是速度模糊的问题。在复相关测频算法的基础上,针对长编码脉冲信号出现的周期性测频模糊情况,利用短编码脉冲信号的测频结果作为判别标准,选取恰当的周期性频偏作为计算结果,既提高了测速精度,又解决了精度提高所带来的周期性速度模糊问题,并且在实际应用中,提高了低信噪比条件下的测速精度。     

超声波流量计中的数据处理

在超声波测量系统中，利用相关技术来处理采集所得数据信号是一种非常普遍的方法。本文采用了相关的直接法和快速法来处理数据，还提出了一种与相关类似的数据处理方法，最后给出了３种方法对超声流量测量的数据处理结果。     

基于相关函数矩阵及卷积神经网络的结构健康监测研究

环境激励下利用时域振动响应构建的内积矩阵是结构健康监测中一种较好的结构特征参数。为了提升结构健康监测方法的识别准确率,构建内积矩阵时往往需要较多的振动响应测点,这将直接影响方法的工程实用性。该文基于时域振动响应的相关性分析理论,将内积矩阵扩展到了相关函数矩阵,实现从少量的振动响应测点中获取更多的结构健康特征信息,以降低结构健康监测方法对测点数量的需求。进一步结合卷积神经网络优异的数据特征提取能力,以相关函数矩阵为输入、结构健康状态为输出,提出了基于相关函数矩阵及卷积神经网络的结构健康监测方法。典型航空加筋壁板螺栓松动监测的实验研究结果表明,仅采用结构上任意2个测点的时域振动响应,该文方法针对螺栓松动位置的识别准确率可达99%以上。     

光电脉搏波信号处理中呼吸干扰的抑制

动态光谱的检测精度与光电脉搏波的幅值检测精度直接相关．为了获取较高的幅值检测精度,抑制光电脉搏波中的呼吸干扰,采用基于相干平均的脉搏波特征参数重构滤波和小波变换相结合的方法对光电脉搏波原始测量信号进行处理．首先用相干平均法获取脉搏波特征参数并重构光电脉搏波信号;然后对原始信号减去光电脉搏波后的剩余部分进行小波频率分析,并提取呼吸干扰,处理结果表明,本文的方法可以提取到高精度的光电脉搏波幅值信息,抑制大部分的呼吸干扰,从而改善动态光谱的检测精度．     

采用数字相关法测量相位差

本提出了一种用数字相关法测量相关位的方法,并加以详细讨论了和误差分析。本方法具有精度高,抗干扰能力强,硬件少,适用于低频测量等特点。     

基于振动噪声信号的齿轮传动系统声压级预测

文中提出一种新的齿轮箱噪声预测方法,它与传统的仅用声压计测量方法不同：该方法采用多个加速度和噪声传感器对齿轮箱进行监测并获取振动和噪声信号;先通过成熟的“以振代噪”技术,计算振动信号的噪声评估向量;然后根据组合预测方法,采用应用线性神经网络算法预测出齿轮箱的声压级,并且通过实验验证其准确性有效性。     

Local Particle Mean Velocity Measurement in Pneumatic Conveying Pipelines Using Electrostatic Sensor Arrays

In this paper, a measurement system for the local mean velocity of pneumatically conveyed particles is proposed and developed. It mainly consists of electrostatic sensor arrays, signal conditioning circuits, and a digital signal processor (DSP)-based data acquisition and processing unit. Electrostatic sensor arrays are used to detect the charge on particles in its sensing zone and further make the local particle mean velocity measurement in conjunction with cross-correlation method. The sampling frequency is determined from theoretical analysis of the bandwidth of electrostatic signal and accuracy of correlation velocity calculation. Experiments are carried out on a belt conveyor and a gravity-fed particle rig to determine the optimized sampling number of the electrostatic signal through analyzing the measurement error of the transit time. The results showed that the more sampling numbers, the higher stability of measurement results. The repeatability of the measurement system is less than ±2.2% and the linearity is better than ±4.9% over the velocity range of 5.50–21.98 m/s. Experiments are also performed on a high-pressure dense-phase pneumatic conveying system of pulverized coal, indicating that the measurement system is capable of achieving local mean velocity measurement of pneumatically conveyed particles with the relative standard deviation less than 5.5%.     

Interpolation methods for time-delay estimation using cross-correlation method for blood velocity measurement

The cross-correlation method (CCM) for blood flow velocity measurement using Doppler ultrasound is based on time delay estimation of echoes from pulse-to-pulse. The sampling frequency of the received signal is usually kept as low as possible in order to reduce computational complexity, and the peak in the correlation function is found by interpolating the correlation function. The parabolic-fit interpolation method introduces a bias at low sampling rate to the ultrasound center frequency ratio. In this study, four different methods are suggested to improve the estimation accuracy: (1) Parabolic interpolation with bias-compensation, derived from a theoretical signal model. (2) Parabolic interpolation combined with linear filter interpolation of the correlation function. (3) Parabolic interpolation to the complex correlation function envelope. (4) Matched filter interpolation applied to the correlation function. The new interpolation methods are analyzed both by computer simulated signals and RF-signals recorded from a patient with time delay larger than 1/f(0), where f(0) is the center frequency. The simulation results show that these methods are more accurate than the parabolic-fit method. From the simulation, the worst estimation accuracy is about 1.25% of 1/f(0) for the parabolic-fit interpolation, and it is improved by the above methods to less than 0.5% of 1/f(0) when the sampling rate is 10 MHz, the center frequency is 2.5 MHz and the bandwidth is 1 MHz. This improvement also can be observed in the experimental data. Furthermore, the matched filter interpolation gives the best performance when signal-to-noise ratio (SNR) is low. This is verified both by simulation and experimentation.     

一种基于高频脉冲插值的角加速度测量系统

设计了一种角加速度测量系统.测量方法是通过高精度光栅和红外光电管获取转速信号,再对转速信号进行高频脉冲插值,从而把转速信号转化为高频脉冲数,对高频脉冲数处理后得到转轴的角加速度.测量系统采用FPGA与单片机相结合的模式,FPGA用于产生高频脉冲、对转速信号插值,并对插值后的信号进行计数,单片机读取计数结果并进行处理.实验验证表明,该角加速度测量系统有较高的测量精度.并通过理论分析找到了影响系统测量精度的原因.