光脉冲欠采样宽带数字测频方法的设计与分析

为了突破高速电模数转换器采样速率和时延控制精度对测频带宽的限制,文中提出了一种采用光脉冲欠采样的超宽带、高分辨率数字测频方法.利用被动锁模激光器的超短光脉冲,产生间隔可控的多波长光脉冲串,通过电光调制器,对待测信号进行采样,最后通过光探测器阵列转化为电信号进行测频计算.此方法利用光脉冲的采样带宽高、时延控制精确、波分复用技术等特点,结合欠采样的Multiple Signal Classification算法进行宽带频率测量.通过对实际应用条件进行的数值模拟和理论计算表明,该方法可以实现20GHz带宽范围内的高精度多信号频率分辨.     

基于EDFT的非均匀欠采样叶尖定时信号分析

针对叶尖定时信号因严重的非均匀采样和欠采样导致的谱分析难题,提出了基于扩展离散傅里叶变换(EDFT)的分析方法。不同于传统的傅里叶变换,EDFT是以傅里叶积分变换为目标,在扩展的频率范围内通过构造和优化变换基函数替代传统FFT变换中的指数基来实现非均匀和欠采样信号的谱分析,在分析中利用原始数据迭代和近似拟合保证了分析精度。该方法突破了奈奎斯特采样定理的限制,扩大了分析频率范围,分析谱线数也不再受限于采样点数,提高了频率分辨率。为了验证所提方法的可行性和可靠性,采用所构建的叶尖定时系统采样数学模型生成数据和试验台测试数据分别进行了方法应用分析,结果显示无论是仿真数据或试验数据,当传感器数量大于等于3时,基于该方法能够准确分析得到叶片振动的谱信号,表明该方法可以有效地解决非均匀欠采样叶尖定时信号的谱分析的难题,且具有良好的抗干扰性。     

提高采样控制系统带宽的方法研究

影响控制系统带宽的主要因素有机械结构谐振频率、系统加速能力和系统采样频率。对影响采样控制系统带宽的因素作了详细的分析,给出在低采样频率下扩展系统带宽的两种方法棗虚拟采样法和多频率采样控制法,并对虚拟采样法进行了详细的讨论。实验结果表明,虚拟采样器在插值次数小于等于4时,插值精度可以满足要求,能够将系统带宽扩展3倍左右。     

变速机械振动信号的伪同步重采样技术——Ⅱ滤波器设计与信号重采样

在变速回转机械信号等转角采样过程中,采样频率随着机械转速的变化而变化,同时,为防止信号频谱混迭,抗频混滤波器的截止频率必须满足采样定理。而对于伪同步信号重采样,由于重采样频率（瞬时转速）和重采样时刻均为连续时变函数,因此,信号的重采样比也应为连续时变函数。本文将探讨重采样滤波器（自适应信号滤波器）的设计问题,并给出信号重采样公式及其数字阶比谱算例。     

基于多通道重构的SAR方位的性能分析和算法研究

SAR DPCMAB(方位向多相位中心多波速模式)能够提高方位向采样率,同时却带来非均匀采样的问题,通过频谱重构算法能够有效的恢复原信号频谱。但是在SAR传感器运行过程中存在通道特性不一致,采样时刻偏差,噪声等干扰因素,导致重构后的信号出现频谱噪声,重构精度收到影响。研究一种基于方位向相位中心偏移天线技术的机载SAR实现方法。通过在方位向上安置相位中心偏移的多个波束来降低系统对脉冲重复频率的要求,从而在保证方位向分辨率不变的条件下能够扩展机载SAR的测绘带宽。针对由PRF的变化造成的方位信号非均匀采样,采用多通道重构算法来恢复均匀采样信号。并以两通道机载SAR为例,通过仿真实例验证该算法的有效性。     

瞬时频率方差检测器的实际性能分析

瞬时频率方差检测器（VIFD）是一种以瞬时频率方差为检验统计量的窄带信号检测器,在水声信号检测中有广泛的应用。在应用中,信噪比、采样频率、自适应滤波器带宽,以及信号采样数据的正负不对称等因素均对VIFD的性能产生影响,很难把握该检测器的性能规律。通过分析和计算机仿真验证,明确了除信噪比外,采样频率、Notch滤波器带宽以及信号采样的偏移均会影响VIFD的输出方差幅度,后两者同时能够影响VIFD的抗通道串漏能力。总结了这些因素对VIFD性能影响的方式和规律,对于VIFD的最佳应用具有一定的指导意义。     

基于广义解调时频分析和瞬时频率计算的阶次谱方法在齿轮故障诊断中的应用

针对齿轮启停过程中故障振动信号的调频特性,提出了基于广义解调时频分析和瞬时频率计算的阶次谱方法,并将其应用于齿轮瞬态信号的分析。广义解调时频分析是一种新的时频分析方法,它可以将多分量的信号分解为若干个瞬时频率具有物理意义的单分量信号,每个单分量信号可以是调幅-调频信号,因此非常适合处理多分量的调幅-调频信号。而当齿轮发生故障时,其启停过程中的振动信号就表现为多分量的调幅-调频特征。在基于广义解调时频分析和瞬时频率计算的阶次谱方法中,首先采用广义解调时频分析方法将齿轮瞬态信号分解为若干个单分量信号,然后计算各个分量的瞬时频率,再对其瞬时频率信号进行重采样,最后对重采样信号进行频谱分析得到阶次谱,从而提取齿轮振动信号的故障特征,判断齿轮的工作状态。仿真信号和实验信号的分析结果表明了该方法的有效性。     

基于CPLD的微功耗、可变频采样油井测压器的设计

介绍了一种基于CPLD的油井测压器的设计,可以利用CPLD控制电源模块,实现了电路的微功耗.另外,由于采样频率决定了采样信号的质量,而被测信号的频率变化很大,本文还介绍了利用CPLD实现变频采样的方法.     

一种新型低值宽带无感分流器时间常数测量方法

高压脉冲或电力系统中的高频谐波通常采用宽带无感分流器记录瞬态电流波形。分流器的带宽取决于其时间常数, 进而可用于评定其引入的测量不确定度。利用高精度数字多用表测量得到分流器的直流电阻, 通过同步采样方波输入电压以及被测分流器两端的输出电压, 利用最小二乘拟合算法直接计算得到被测分流器的残余电感, 据此确定分流器的时间常数。同步采样采用2根等长电缆与信号发生器的输出进行连接, 避免了信号的传输时延。研究了阻抗匹配对电缆电阻所造成的方波电压和分流器输入端电压差异的影响。结果表明该测量方法可以直接测量阻值1Ω以下、带宽10MHz以下低值无感分流器的电感与时间常数, 成功地解决了宽频电流传感器及宽带无感分流器量值溯源难题。     

罗兰C信号模拟器的设计与实现

运用数控技术产生罗兰C信号;通过对罗兰C脉冲的傅立叶分析和采样分析,确定仪器所用的采样频率和滤波器,给出了设计及实现罗兰C信号模拟器的原理。     

旋转叶片异步振动的频率识别技术

基于非接触式叶尖定时测振原理，针对叶片异步振动的欠采样问题，采用“5＋2”双采样速率方案进行采样，通过频率辨识技术来获得叶片的真实振动。将实验测得的振动频率与应变片法测量结果进行比对表明，所测频率与叶片振动的坎贝尔曲线一致，是叶片振动的真实频率。同时，比对结果验证了测量方案的正确性，也说明了该辨识技术具有很高的实际应用价值。     

相减策略的含噪多频实信号频率估计算法EI北大核心CSCD

为抑制频谱泄漏对多频实信号频率估计的影响,提出一种新的频率估计算法。利用FFT法和相减策略对采样信号进行处理,逐步得到各分量的频谱最大值索引,以及各分量频谱偏移量和复幅值粗略值;构造包含所有非待估计频率分量的参考信号,利用相减策略从采样信号中减去参考信号,得到待估计的单频复信号,并对其频谱进行两点插值计算,得到该分量较精确的频谱偏移量和复幅值;然后,通过相减策略和频谱分析,逐步得到所有分量较精确的频谱偏移量和复幅值;通过迭代计算得到各分量精确的频率估计值。同时,可得到各分量精确的幅值和初相位。在无噪声、不同频率间隔等条件下进行了频率仿真试验。结果表明:所提算法有效抑制了频谱泄漏的影响,提高了多频实信号的频率估计精度,频率估计值的均方误差比其他优秀算法更靠近克拉美罗下限。     

相关时延估计误差对测频误差的影响

声学多普勒测速技术采用宽带编码信号进行多普勒频移估计时会产生测频误差,该误差来源主要分为两种：（1）宽带信号频谱不对称;（2）相关时延存在估计误差。文章主要讨论相关时延估计误差对测频误差的影响,分析了其产生的原因以及该误差对测频误差的影响。忽略相关函数简化误差以及滤波后频点不对称,推导得到由相关时延估计误差导致的测频误差的解析式。进行了仿真和湖试数据分析,不同频移下的测频误差与理论测频误差一致,不同填充系数下的实际测速误差与理论测频误差变化趋势相同。该对比结果验证了相关时延估计误差会对测频误差产生影响,证明了由相关时延估计误差导致的测频误差的解析式可信。     

含噪多频信号频率估计算法

为抑制多频信号中非待估计频率分量频谱泄漏对频率估计的影响,提出一种新的频率估计算法。利用快速傅里叶变换(FFT)算法对采样信号进行预处理,得到每个频率分量的频谱索引,从而得到各频率分量粗略的幅值和初相位估计值;采用频率搬移策略滤除多频信号中的非待估计频率分量,得到降频信号;对降频信号进行频谱分析,并经迭代计算得到各频率分量信号精确的频率、幅值和初相位估计值。在无噪声、不同信噪比等条件下进行了仿真实验,结果表明,所提算法具有良好的频率估计性能,有效抑制了多频信号中频谱泄漏的影响,提高了频率估计精度,优于现有优秀算法。     

欠采样噪声分析与光电一体化设计

欠采样噪声产生分布于整个画面的附加像,给目标识别等应用带来困难。基于信息理论,建立了欠采样噪声的应用分析模型,提出了采样成像系统光电一体化设计方法。通过仿真试验,得出欠采样噪声与光学成像系统参数的关系。理论分析和仿真证明,根据系统互信息量选择光、电系统参数,可以减小欠采样噪声,提高图像质量。     

走离效应对级联和频与差频波长转换的影响

通过理论分析和数值模拟研究了在双脉冲泵浦情况下的级联和频与差频的二阶非线性效应,探讨了走离效应对波长转换的影响。由于不同波段的光脉冲之间的群速度失配导致光脉冲之间的走离,使和频光脉冲随波导长度不断产生并展宽,结果表明在走离效应的影响下和频光脉冲移出非线性效应作用区带走能量,作用区的能量平衡关系被破坏;差频转换效率受到和频转换效率较低的遗传而下降;同时转换脉冲波形受到和频脉冲展宽的影响而发生了畸变。研究还表明,双泵浦波长同时变动时泵浦带宽很宽,而单一泵浦波长变动时泵浦带宽很窄。     

结合平滑时窗-最小二乘法的光泵磁力仪快速高精度频率测量方法北大核心CSCD

为了提高光泵磁力仪频率测量的精度和速度,提出了一种结合平滑时窗-最小二乘法的光泵磁力仪快速高精度频率测量方法。首先,根据光泵磁力仪频率信号的特点,分析了该方法的测量原理和实现方法。然后,推导了频率测量的公式,分析了影响频率测量精度的因素。最后,设计频率测量实验和室外磁场测量实验对提出的方法进行验证。实验结果证明,该方法明显优于多周期同步测频法,在80~350 kHz频率段内均方差均小于2.2×10^(-3)Hz,在磁场测量实验中,采样频率为200 Hz时,噪声功率谱密度为0.001 nT√Hz@1Hz。     

采用任意周期信号激励的阻抗参数测量方法

依据数字信号处理的理论与技术,提出了一种新的阻抗参数测量方法,即采用任意的周期信号作为测量的激励信号,并且激励信号的信噪比可以很低(SNR≤5 dB);采用镜频抑制比很高的数字正交采样滤波器能得到同相序列与正交序列,并据此确定被测阻抗与元件参数,该方法能得到很高的阻抗参数测量精度和较宽的测量范围.给出的仿真分析和实验结果证明了新的阻抗参数测量方法的正确性和高精度、宽测量范围的特点.     

基于FPGA与单片机联合的数字示波器设计

设计采用单片机与FPGA开发系统实现数字示波器.阐述示波器的实现原理及过程,利用AD783做取样保持电路,对被测信号进行实时采样并保持,将采样信号送入FPGA,进行实施采样和等效采样,实现对信号的完整取样并还原波形,再由单片机处理,最后实现LCD显示和键盘操作.对各功能模块、电路原理进行分析.实测表明系统实时采样频率和等效采样频率范围覆盖1KHz～100MHz,输入阻抗大于1MΩ.设计模块过程中进行最大限度的数字化,外围电路简单,极大地减少了被测信号的受干扰率.系统稳定性好、可靠度高,较好的实现了设计目的.     

基于叶尖定时的旋转机械叶片振动频率辨识ESPRIT方法

基于叶尖定时原理采集的旋转机械叶片振动信号是多频率混叠的欠采样信号,通过分析振动信号的数学模型,提出了在均匀转速下利用两个叶尖定时传感器构成有延迟的双通道,采用旋转不变子空间技术(ESPRIT)辨识多个叶片振动频率的新方法。介绍该方法的理论依据,推导了频率估计解模糊的具体步骤,通过计算机仿真和模拟振动平台气激实验分析该方法频率估计性能,验证了其在工程实践中的有效性。