利用信号拼接提高调频连续波激光测距系统的分辨力

提出了一种对等频率间隔的采样信号进行拼接来提高调频连续波激光测距系统的测距分辨力的方法。研究了调频连续波激光测距的原理,设计搭建了基于一种双干涉系统的光纤调频连续波激光测距系统。利用辅助干涉系统产生的时钟信号对测量干涉系统的信号进行等光频间隔的采样,然后对采样信号进行拼接。使用LabVIEW设计了信号错误检测处理、采样和拼接的信号处理系统。利用该测距系统进行了实验验证,结果显示,将等光频间隔的采样信号进行拼接的方法可以突破激光器扫描范围的限制,减少光源非线性的影响,从而提高系统的测距分辨力。得到结果表明,在测量距离为8.7m时,该系统的测距分辨力可达70μm,30组测量结果的重复性标准差为35μm。     

连续波随钻测量信号井下传输特性分析

井下连续波脉冲信息编码和传输系统由于其信号传输速率高、实现简便,从而受到了业内的广泛关注.但是传统的连续波传输特性分析理论认为连续波在井下传输过程中产生的反射、叠加严重影响着信号的传输距离和效率;同时,源信号的频率与信号传输距离呈线性反比关系,信号频率越高,传输距离越短;当信号频率增加到一定程度时,地面就无法对其进行有效检测和分析.但是本文的理论分析和工程实验结果显示,上述的结论并不完全正确;连续波信号反射、叠加的影响同样可以带来有益的一面;而且信号频率和传输距离的关系也决不仅仅是简单的线性反比.针对上述连续波传输应用中的热点问题,文中首先从理论上研究了连续波信号产生的机理;建立了以井下钻具组合为通道的信号传输波导模型;推导了连续波井下反射、叠加特性;其次,以"传输效率"为基础分析了井下信号的传输特性;并研究了利用信号反射、叠加实现信号增强的可行性;最后,实验验证了文中所述分析算法的有效性.     

精密控制谐振腔获得合成孔径激光雷达信号的方法

为获得高效的合成孔径激光雷达信号,提出一种通过精密控制谐振腔提高激光线性调频信号有效功率的方法,并描述了激光器的调频实现.首先,分析驱动信号获得其傅里叶谱,获知调腔信号有效功率低的原因在于调腔器件对信号高次谐波响应较差;通过在谐振腔驱动电路中引入了高次谐波响应模块,最终有效地减小了信号调频波形下降沿,提高了合成孔径激光...     

基于噪声信号分析的轴流风机故障诊断

噪声是风机运行过程产生的一种信号,包含了风机结构振动的信息特征,据此提出通过分析风机噪声信号来实现风机不停机故障诊断的方法.结合风机噪声信号模型,对轴流风机轴系不对中、转子不平衡、基座松动、叶片损坏4种典型故障的Fourier频谱特征做出了理论分析预测.通过现场检测试验,采集了电机的转速信号与风机的噪声信号,分析了风机噪声的时域波形,初步诊断该风机存在故障.再分析了轴流风机噪声信号的Fourier频谱,提取出相关故障特征频率,发现频谱中n倍高次谐波比较明显,并且其中2n倍高次谐波占主导地位,因此判断该风机故障种类为轴系不对中.经过重新校正与检修,该风机恢复正常运转.试验及分析结果成功验证了基于噪声信号诊断轴流风机故障理论方法的可行性,对于工业领域通过噪声信号来诊断风机故障具有一定的指导作用.     

一种线性调频连续波探测抗雷达辐射源干扰方法

随着各类军用、民用辐射源频段的不断扩展以及功率的不断提升,线性调频连续波(LFMCW)探测器面对此类干扰的威胁也愈加严重。然而,目前关于LFMCW体制抗干扰技术的研究主要围绕在对抗有源干扰,鲜有针对强辐射源干扰的研究。针对上述问题,以对抗大功率雷达辐射源干扰为背景,本文对常规脉冲和线性调频脉冲信号两种典型的雷达辐射源信号进行建模,并分析其对LFMCW探测器的干扰机理。根据目标回波信号和干扰信号在时频域上的差异,提出了一种基于时频变换和边缘检测的干扰抑制算法。首先使用短时傅里叶变换(STFT)获得接收信号的时频图像,利用脉冲干扰在时间轴上的周期截断特征,在时频域进行干扰的粗滤波;然后结合边缘检测技术,沿着频率轴使用Sobel算子进行卷积,进一步滤除残留的干扰,重构滤波后的频谱,提取目标信息。仿真及实验结果表明,该算法能够有效地抑制两种典型的脉冲体制雷达辐射源信号干扰,在干扰背景下提取目标差频频率的精度优于3%。     

Lorenz系统的混沌信号分析与噪声分离

现实系统中采集到的时间序列往往包含有很大的噪声,这就需要实现混沌信号和噪声相分离。混沌行为是从无序到有序的中间过渡状态,非线性系统产生的确定性信号在时域或频域往往表现出类似噪声的行为。传统的线性滤波器不能分离混沌与噪声。基于混沌动力学可知,虽然混沌信号是宽谱类噪声,但它是有限维的。如果嵌入维数足够高,混沌信号就可以被吸引到一个有限维的吸引子流形上去。与之对应,在有限维的相空间中,噪声并不表现任何规律性。因此在已知系统动力学结构的情况下,可积极利用吸引子的动力学和几何特性有效地去除噪声。在Lorenz系统对混沌信号分析,利用吸引子的动力学和几何特性提出了基于局部Neymark分解的混沌信号与噪声的分离方法。即在一个局部的轨道空间内进行Neymark分解、重构,使得信号与部分噪声分离,随后利用反嵌入,纠正由于噪声影响而畸变的局部轨道,实现混沌信号的噪声抑制。完成了基于局部Neymark分解的LID检测。仿真实验的结果证明了方法的有效性。     

二阶循环相关解调法对调频信号的解调研究

为克服传统解调方法对多载波调频信号解调分析时所产生的混频现象,推导了二阶循环相关解调法对调频信号的解调公式,并对多载波调频仿真信号进行了解调分析。提出利用循环谱切片图识别多载波调频信号的调制频率、载波频率和混频信息的规律,并将该方法用于空分机齿轮箱碰磨故障诊断,结果表明,该方法能够有效地识别各载波频率信息和混频信息,提取故障特征频率。     

机械设备振动噪声故障特征声信号分析

机械故障噪声信号可反映机械的故障特征,因此对机械故障噪声信号中的故障信号进行提取、分析及处理至关重要。基于卷积混合模型对机械故障噪声进行去噪和分离可知,当机械故障的噪声情况较为复杂时,可采用改进小波-卡尔曼两步降噪算法对噪声信号进行降噪处理;当机械故障噪声较为简单时,传统阈值法的降噪效果较好。当噪声环境较为单一时,可采用经验指纹图像比较算法（Empirical Fingerprint Image Comparator Algorithm,EFICA）和盲解卷积算法（Efficient FastICA-Second Order Blind Identify,EFICA-SOBI）对机械噪声信号进行分离;当噪声环境较为复杂时,可采用二阶盲辨识（Second Order Blind Identification,SOBI）算法对机械噪声进行分离。     

调频双工器原理及测试结果分析

本文介绍了调频双工器的系统连接图和基本原理，并运用8754A网络分析仪对调频双工器主要指标进行了测试，给出了测试曲线，最后对测试结果进行了分析。     

车内低频加速噪声信号的时频分析方法比较研究

汽车加速噪声是典型的非平稳噪声,对其进行信号特征提取比较困难。采用短时傅里叶变换(STFT)、小波变换(WT)、平滑伪维格纳-威尔分布(SPWVD)以及希尔伯特黄变换(HHT)等四种时频分析方法,对加速工况下的车内低频噪声信号特征进行了分析比较。结果表明:采用STFT、SPWVD和WT得到的噪声信号能量时频分布基本一致,仅在细节上有所差异;而HHT是根据信号自身特点对信号进行自适应分解,在高信噪比条件下能给出时频特征的准确表达,可作为非平稳车辆噪声特征提取的有效方法。     

空压机噪声信号的时频分析

为了提取空压机噪声信号中的周期成分,采用短时傅立叶变换在Matlab环境下分析了空压机噪声信号,提取了噪声信号中的主要周期分量.分析结果表明:利用短时傅立叶变换可以准确提取空压机噪声信号中的周期分量.时频分析方法是提取噪声信号中周期分量的有效方法.     

汽车变速箱振动噪声时频域分析

汽车变速箱作为一个整体,在激振力的作用下产生振动与噪声是必然的结果,轴承、轴系、箱体等对变速箱的振动噪声都有影响。通过模拟运行方式,采集并分析了某型号汽车变速箱的时频域信号。对变速箱进行振动噪声时频域分析,可以掌握振动与噪声特性,这为后续对变速器进行以减振降噪为目的的结构动力学优化设计奠定了试验的基础。     

采样噪声对北斗全球信号测距误差的影响分析

随着北斗卫星导航系统的全球化,基于软件定义无线电的北斗接收机在北斗导航定位中的应用越来越广泛。但是北斗接收机在实时动态差分等高精度测量应用场景下,其基带采样ADC受到采样时钟抖动影响,再叠加固有的量化噪声和热噪声,对北斗信号的扩频测距精度产生不可忽略的影响。本文首先针对北斗公开的B1I、B1C、B2I、B2a和B3I 5种全球信号,描述了ADC采样中时钟抖动、量化噪声和热噪声等采样噪声的数学模型,提出了影响测距的信噪比综合公式,再通过载噪比进而得出测距误差的一般表达式,并给出了高精度测量要求下不同参数选择的工程化定量分析方法,然后针对不同参数对北斗信号测距误差的影响进行了仿真分析,仿真结果表明,在0. 6 cm的测距误差目标下,要求时钟抖动不大于45 ps,接收机中心频率不大于80 MHz,带宽不小于25 MHz,量化位数不少于7位,载噪比不小于30 d B。最后,针对北斗B2I信号进行了实测实验,在时钟抖动为35 ps,接收机中心频率61. 38 MHz,带宽32 MHz,量化位数12位,载噪比67 d B时,解算的测距误差为0. 41 cm,验证了本文方法的有效性。     

激光雷达扫描反射镜结构有限元分析

针对机械旋转激光雷达扫描结构的工作精度直接影响系统的测量精度,提出以扫描反射镜结构为主要研究对象进行分析,通过利用有限元法进行模态、动力学和冲击分析,得出扫描反射镜结构在工作过程中和冲击载荷下具有足够的刚度和强度,满足实际应用需求,其分析方法对类似扫描式传动设计有一定的借鉴意义。     

基于LabVIEW的机电设备噪声信号采集分析系统开发

利用传声器、放大器、数据采集卡等组成的硬件,基于Lab VIEW2011开发了机电设备噪声信号采集分析系统。该系统具有噪声信号采集、信号存储、信号截取、信号滤波、倍频程频谱、1/3倍频程频谱、功率谱、功率谱密度等功能模块。利用该系统可对机电设备运行时的噪声进行采集分析。以系统获取的数据为基础,结合相应的消声降噪技术,可开展噪声源识别和噪声污染治理等研究工作。     

时标信号在螺旋锥齿轮振动与噪声测量中的应用

在传统的齿轮振动与噪声测量的基础上,提出了一种使用旋转编码器为采集振动与噪声数据提供齿轮分度时标的测量方法;通过对齿轮啮合时谐波特征的分析,建立了螺旋锥齿轮振动与噪声的同步测量模型,推导了时标信号的频率特性,并分析了其滤波效果;然后在此基础上利用MATLAB软件对齿轮传动中的啮合频率及其谐波进行了仿真与分析;最后,在Y9550型滚动检验机上搭建振动与噪声测量的试验平台,并对螺旋锥齿轮的振动与噪声进行了测量验证。结果表明,利用时标分度信号的测量方法能够有效地隔离机床本身的振动并减少输入噪声的扰动及其他影响,进而准确地提取出与啮合周期信号相关的频率信息。     

连续波脉冲器减速器分析与仿真

在完成连续波脉冲器减速器的初步设计后,需要对其进行分析和仿真,验证设计是否合理.利用SolidWorks软件建立减速器三维模型,运用有限元分析软件Simulation模拟减速器的实际工作状态,分析太阳轮的强度和疲劳,可以计算出太阳轮的安全性和寿命周期.利用运动分析软件Motion模拟减速器运动状态,可以计算出输入扭矩与...     

DDS噪声信号发生器设计研究

基于DDS原理,采用模块化设计方法,通过Cypress公司的PSoC Designer集成开发平台,设计出了一种可调带宽和功率的噪声信号发生器.系统电路具有结构简单、实用性强、可靠性高及便携,利用一片芯片实现整个系统DDS原理的全部功能等优点.     

小波包与灰色理论在车床噪声信号分析中的应用

简述小波包分析的基本原理及其用于特征提取的机理,利用小波包将车床噪声信号分解到不同的频带内,并提取各频带能量作为特征向量,然后利用灰色故障诊断理论进行关联度分析,可快速准确地定位车床主轴箱噪声源.通过对实测信号的分析,证明了该方法的有效性.     

数字超声波信号中有色噪声的自适应滤波

针对测试环境中常存在的超声波频段的有色干扰噪声,设计了一种基于横向滤波器和最小均方误差自适应滤波算法的自适应对消器结构,并提出了固定步长和自适应步长相结合的自适应滤波算法流程。该方法增设了一个接收环境噪声的专用探头来自动跟踪噪声特性的改变,无需手动设置自适应滤波器参数和期望信号。通过自适应步长调整算法与固定步长方法结合,该方法能够在实现良好滤波效果的同时兼顾快速跟踪环境的变化。实验表明,提出的方法可以有效滤除目标超声波信号频带之外频率点处的有色干扰噪声,信噪比改善幅度可达16dB;时间复杂度为O(n),可实现实时处理。本文方法可以在无人工干预下自动、实时、有效地滤除与超声波信号频率接近的有色干扰噪声,已被成功地应用于气体超声波流量测量中。