基于最小二乘的极低频微弱信号实时检测方法

极低频信号由于对金属介质具有良好的穿透性,现被应用于管道机器人的示踪定位系统中.实现极低频信号的可靠检测是保证示踪定位系统正常工作的关键,现有检测系统中使用的检测方法易受噪声干扰,经常出现误报与漏报,可靠性低.根据实际工程中极低频信号动态范围大、观测时间有限的特点,提出了一种基于最小二乘的极低频信号实时检测方法,构造了检验统计量并通过MATLAB仿真分析了窄带高斯噪声情况下的检测性能.以DSP为核心设计实现了基于最小二乘的极低频磁场信号检测系统,通过仿真与工程实验验证了所提出方法的优越性.在信噪比为3 dB,恒虚警概率为1%的条件下,检测概率可达90%,完全满足管道机器人示踪定位系统中极低频信号实时检测的要求.     

铁磁管道环境下极低频微弱磁场的分布及检测

极低频信号对金属管道、土壤等介质具有良好的穿透性能,可以应用于管道中的目标定位.实现这个目标包括2方面的内容:一是认识极低频磁场在管道环境下的分布;二是对接收的混有噪声的极低频信号进行检测与判决.其中极低频磁场的分布特性是信号检测、判决与系统设计的基础.首先建立了管道环境下极低频磁场的对称模型,推导了管道内外各层介质中极低频磁场的解析表达式并给出数值计算结果,通过ANSYS软件建模仿真进行验证.在此基础上,得到了接收天线上感应磁场随距离的变化曲线,通过对信号与噪声的比较,设计了接收系统的整体方案.针对接收信号的特性,选择最小二乘法进行实时检测和判决.通过分析核心判决统计量与归一化自相关系数的关系,采用深度叠接相加预处理技术,明显地改善了系统的接收效果,扩展了叠接相加法的应用范围.     

基于正弦高斯混合模型的磁目标通用快速检测

在诸如潜艇等磁目标的探测问题中,被测磁目标信号可能表现出参数待定的磁异信号或极低频磁信号的特征。提出了一种可同时检测参数待定的微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的通用快速检测方法。通过抓住磁异信号和极低频磁信号在统计上共同具有的分段类正弦特征,建立了正弦高斯混合模型,实现了对参数待定的磁异信号和极低频磁信号的通用建模。基于正弦高斯混合模型和序贯检测理论构建了一种累积和检测器,实现了对微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的通用快速检测,给出了未知模型参数的确定方法,分析了所构建检测器的序贯检测性能。并进一步研究了所构建检测器对不同的微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的检测性能。在以地磁为背景的磁目标探测系统实验中,验证了所构建检测器对微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的通用性和快速性。实验表明,所构建检测器的信噪比可低至-8 dB,计算量相比于传统检测方法降低4个量级。     

基于第2代小波和EMMD的转子系统复合故障诊断

针对转子不平衡故障和滚动轴承微弱损伤性故障的复合故障诊断问题,提出了基于第2代小波和极值域均值模式分解(extremum field mean mode decomposition,简称EMMD)的故障诊断方法,进行了复合故障的耦合特征分离和故障特征频率的提取.该方法首先应用第2代小波对原始信号进行分解与重构;然后针对分解与重构出的低频信号进行频谱分析提取低频非调制故障特征;最后针对高频共振调制信号进行基于EMMD的解调分析,以准确提取调制故障特征.通过工程实例信号的分析结果表明,该方法能够提取转子系统的复合故障特征.     

基于DSP系统的测振传感器低频特性补偿

为了解决多数测振传感器在超低频测量上不足的问题,文中采用零极点配置法,设计了一个以TMS320LF2407作为主控芯片的电路,同时DSP通过程序设计了一个数字滤波器。当振动信号采集后,原测振传感器的低频特性通过此系统得到补偿,从而扩展了其低频范围,具有很强的实用性。     

油气管道中智能机器人跟踪定位关键技术综述

国民经济的持续快速发展对于油气供给提出了更大的需求。油气资源主要依靠管道进行运输,为保证管道运输安全可靠,需定期使用智能机器人对其进行检测。检测过程中要对智能机器人进行跟踪定位以确保知道管道内机器人的实时位置、状态,特别是发生故障如卡堵时的位置。油气管道通常为长距离管道,跟踪定位方式只能采用无缆或无线方式,其中极低频信号对于金属介质等具有良好穿透能力的特点特别适合于管道内智能机器人的跟踪定位。基于极低频磁技术的跟踪定位问题,本质上可以归纳为微弱磁信号的高分辨率探测和微弱瞬态磁信号的实时(快速)检测这两方面的问题。本文总结了油气管道中智能机器人的跟踪定位技术,介绍了国内外基于极低频技术的智能机器人跟踪定位装置;重点阐述了高分辨率磁传感器、微弱瞬态信号实时检测算法两项关键技术的研究现状,并介绍了基于极低频磁信号发射与接收的智能机器人跟踪定位系统的现有工作及未来展望。     

2.4GHz无线振动测量系统的研制

针对桥梁、精密仪器等工程结构的低频振动监测问题,研制了一款短距离无线测量系统。利用MEMS器件实现了低频振动信号拾取。利用nRF24E1无线SOC单片机实现了振动信号的无线传输。利用Visual C++编写了PC机数据采集程序。实验表明该无线振动测量系统对于5 Hz以下的低频振动信号分辨力为0.2 mg,视距无线传输距离为30 m.     

频率调制随机共振的数值分析

对随机共振技术运用于强噪声背景下的弱信号检测进行了研究,提出了用频率调制的方法,实现了在大参数情况下从强噪声中检测微弱周期信号.数值计算结果表明,该方法可形成低频信号,该低频信号通过双稳系统易产生随机共振,能使微弱的故障信号特征突出、明显,易于捕捉.     

航空螺旋桨载荷测试系统设计研究

为了实现某型航空螺旋桨试飞过程中桨叶的载荷测量,设计一套遥测系统来实现桨叶应变信号传输。针对被试对象的特殊结构,介绍了遥测系统的工作原理,并对测试所需的遥测盘、接收天线静子支架和电源系统的结构设计过程进行了阐述,所设计遥测系统结构合理可行,满足工作需求,为后续螺旋桨载荷测量试飞提供了技术保障。     

太赫兹功率探测器高灵敏度调制解调系统设计

针对太赫兹被动成像系统前端功率探测器内部引入的低频噪声(1/f噪声)对成像精度的影响较为明显的问题,设计了一种高灵敏度调制解调系统来降低低频噪声对成像的干扰.通过控制外部信号源使功率探测器在正常工作与饱和状态之间快速切换,实现对目标信号的调制,从而将目标信号的频率调制到高于功率探测器引入的低频噪声频段以便将低频噪声滤除...