基于准同步DFT的非整数谐波分析算法

在准同步DFT谐波分析算法的基础上,提出了一种基于非整数波概念的谐波分析算法。该算法的核心思想是:信号频率漂移导致频谱峰值出现的位置与理想位置不一致是短范围泄漏产生的根本原因,而信号频率的漂移可以通过测量相邻点基波相角差来获得,那么应用该漂移值对基波和高次谐波的波次值进行非整数修正就可以准确测量各次谐波的幅值和相角。仿真实验和工程实例证明,该算法能够有效抑制频谱的长范围泄漏和短范围泄漏,提高基波与高次谐波的幅值与相位测量准确度。     

基于正弦相位调制的光纤干涉位移测量系统研究

针对全光纤干涉仪工作距离短、测量范围小等问题,提出了一种基于正弦相位调制的全光纤干涉系统,在参考臂通过电光调制器引入的调制参考光,与探头接收到的目标反射光产生干涉。根据锁相放大原理从干涉信号中提取出正交分量后,首先建立由正交分量构成的观测模型,通过卡尔曼滤波对正交分量的幅值和偏置进行迭代估计和修正,降低由相位延迟、调制深度漂移、寄生干扰等导致的幅值漂移和附加偏置;然后利用反正切法对反射光与参考光之间的相位差进行解调。开展了模拟干涉信号的相位解算仿真模拟和位移测量实验。仿真和实验验证了该算法解算相位的有效性。结果表明,该位移测量系统的工作距离可达到20 cm,测量精度为10 nm。     

消除干涉型光纤传感器信号衰落的新方法

提出一种解决干涉型光纤传感器中随机相位漂移引起的信号衰落的新方法利用调制信号谐波分量判断工作点从而主动补偿系统相位漂移,实现了系统工作点的稳定.实验表明,该方法可有效抑制传感器信号衰落,获得稳定的输出信号,其偏离正交工作点的相位可稳定在±3范围内.     

弱电网条件下的单相频率自适应锁相环

为消除直流偏置和谐波畸变对基于二阶广义积分器( SOGI )的单相频率自适应滤波器锁相环跟踪精度的影响,提出了一种级联结构的弱电网条件下的单相频率自适应锁相方法.分析了输入直流偏置对SOGI２ 路正交输出信号的影响,以及 SOGI 锁相环的频率跟踪特性.设计级联结构的双二阶广义积分器( DSOGI )锁相环,前级 DSOGI 消除单相电网电压采样信号中的直流偏置,生成 ２ 路正交电压信号,后级DSOGI 分离出 ２ 路正交信号中的基波正序分量,并抑制电网谐波畸变对锁相环相角与频率检测精度的影响.功率硬件在环实验装置上的实物实验验证了所提锁相方法的有效性.     

谐波存在时的改进电能计量方法及应用

为减少谐波存在时的电能计量误差,本文提出一种基于三角自卷积窗的改进谐波电能频域计量算法.首先,采用三角自卷积窗对电压、电流信号进行加权处理,以抑制频谱泄漏和谐波间相互干扰;其次,运用插值FFT算法从频域实现电压、电流信号参数(频率、幅值和相位)的高精度估计值;最后,根据Budeanu给出的谐波电能定义,结合电压、电流信号参数实现谐波电能计量.非同步采样情况下,分别采用典型余弦组合窗(Hanning窗、Blackman-Harris窗与Rife-Vincent窗)和4阶三角自卷积窗进行谐波电能计量的仿真实验结果表明:采用三角自卷积窗函数可克服白噪声和基波频率波动影响,提高了谐波电能计量准确度.本文算法在三相多功能谐波电能表中的应用证明了其有效性和准确性.     

基于双树复小波系数层间相关性的非线性超声谐波提取方法

非线性超声信号具有非平稳性、非线性和高次谐波信噪比低的特点,为提高非线性超声无损检测技术对缺陷的表征能力,提出一种基于双树复小波系数层间相关性结合软阈值滤波算法的超声谐波提取方法。首先采用双树复小波将信号分解为基频和二倍频等不同频带的分量;由于各分量存在一定程度的频率混叠,利用小波系数层间相关性对各分量信号滤波,消除频率混叠并得到修正后的细节子波;然后结合软阈值算法对修正后的小波系数进一步降噪;最后将滤波降噪后的各分量系数重构,即可实现对非线性超声信号中基波和二次谐波信号的提取。实验结果表明,该算法滤波效果良好,有效地提取了二次谐波信号,提高了非线性超声检测结果的准确性和鲁棒性。     

静态光电显微镜光电信号的谐波分析

一、引言静态光电显微镜在国内外的精密测试领域中占有重要地位。目前,我国生产的该类产品,大多用于线纹尺的制造和检定工作中,而国外有的产品还具有对角度测量、球体定位及对工件轮廓瞄准等功能。在光电信号的处理与仪器输出信号的选取方面,国內的产品大多采用光电信号的一次谐波分量作为输出信号,即以基波信号幅值的大小(或     

超磁致伸缩致动器输出位移信号降噪方法研究

为了去除超磁致伸缩致动器输出位移信号夹杂的噪声,运用形态分量分析理论对输出位移信号进行降噪处理。针对形态分量分析算法中阈值处理的潜在缺点,通过构造模糊阈值函数,提出了模糊形态分量分析算法。仿真与实验结果表明:从降噪后信号对比看,模糊形态分量分析算法得到的致动器输出位移信号噪声基本被去除干净;从仿真评价指标比较,模糊形态分量分析算法的信噪比最高、均方根误差最小、相似系数最大。因此模糊形态分量分析算法显示出了在超磁致伸缩致动器输出位移信号降噪方面有着独特优势。     

基于小波分析的电能质量谐波检测虚拟仪

介绍了一种基于小波分析的电能质量谐波检测技术,在LabVIEW虚拟仪器设计平台上采用小波分析技术检测电能突变点,并采用快速傅立叶变换对稳态信号进行谐波失真分析,获得基波频率、各次谐波含有率及总谐波畸变率THD等,实现电能质量谐波检测。实验结果表明,利用该方法可以很好地去除信号突变,精确地提取出稳态信号。     

一种基于变分模态分解和样本熵的MEMS陀螺去噪方法

针对MEMS陀螺信号,提出了一种基于变分模态分解(VMD)和样本熵(SE)的随机噪声抑制方法。首先采用VMD算法自适应地将原始信号分解为固有模态函数(IMF)的集合,然后针对不同的固有模态序列建立基于样本熵理论的信号组分筛选标准,从而将其划分为低频有效信息IMFs、信息和噪声混合IMFs和高频噪声IMFs。舍弃高频噪声IMFs,并利用软区间阈值降噪方法实现对混合分量的进一步处理,最后通过重构得到最终的信号。对一组真实的MEMS陀螺静态漂移输出数据进行实验分析,比较结果表明该算法的去噪性能优于同为模态分解的EMD去噪方法。     

基于三角基函数分解的高精度介损角测量方法

为精确测量介损角,克服数字化测量时存在的非同步采样、基波频率波动、谐波变化等因素影响,提出并建立基于三角基函数分解的介损角测量模型,将电力谐波各参数作为未知量,基于最小二乘原理对采样数据进行最速下降迭代求解,准确提取基波电压、电流相位,进而得出介损角,排除直流和谐波分量干扰。从理论上证明该算法的收敛性,针对基波频率波动、介损角真值改变、谐波含量变化、白噪声影响等影响进行仿真实验,结果表明该测量方法使用极少采样点与较低采样率,即可获得较高的测量准确度,测量速度快。设计的基于数据采集卡与虚拟仪器技术的高压电容型设备绝缘在线监测系统,验证了该方法的可行性与有效性。     

直流电源激励下的电路高分辨力应变信号处理

针对应变信号测量中存在的噪声与直流漂移问题,在研究应变信号漂移特性的基础上,提出了一种适用的直流漂移消除方法,即根据信号的局部极值点进行分段,而后对各段进行多项式拟合;对漂移消除后的信号采用一维双边滤波进行降噪处理,提出了双边滤波最优参数的选择方法,并以信噪比为指标对双边滤波的降噪性能进行了评估。利用实验检验了提出方法的有效性,实验数据为微创外科手术机器人力传感器的应变信号。实验结果表明,经改进的分段多项式拟合方法有效去除了直流漂移;双边滤波方法不仅适用于信号的动态滤波,也保证了良好的滤波效果;使用本文提出的应变信号处理方法后,力传感器的分辨力优于2 g。     

自适应卡尔曼滤波在无刷直流电机系统辨识中的应用

为了有效抑制量测噪声特性变化对系统辨识精度的影响以获得准确的无刷直流电机模型,提出了一种采用自适应卡尔曼滤波算法的无刷直流电机系统辨识方法。通过计算新息理论方差的极大似然最优估计,并将其引入卡尔曼滤波算法中修正滤波增益来抑制量测噪声特性变化对辨识结果的影响,使该滤波算法实现对模型参数的准确估计,提高辨识精度。实验结果表明,在量测噪声特性变化的情况下,该算法能够准确跟踪实际量测噪声特性的变化,参数估计平滑,相对于目前系统辨识广泛采用的带有遗忘因子的递推最小二乘算法,输出误差的均方根值减小了73.5%。该算法简单易行,计算量小,辨识结果可以很好地描述系统行为,便于在工程实践中应用。     

Face Rub-Impact Monitoring of a Dry Gas Seal Using Acoustic Emission

Face rub-impact of a dry gas seal was investigated using acoustic emission (AE) technology. A force applicator was designed and mounted on the seal test rig to provide controlled misalignment and thus induce rub-impact of the seal faces. Two types of AE sensor were mounted at different positions on the seal. For the PICO AE sensor mounted directly on the seal ring, the root mean square (RMS) of the original AE signal was sensitive to face rub-impact of the seal. When force was applied, the AE RMS of the PICO sensor gave a distinct periodic waveform with a period consistent with the rotational period above an initial noise signal. The magnitude and shape of the waveform changed as the applied force increased. For the R15α AE sensor mounted on the housing of the seal, no obvious changes could be found from the RMS of the original AE signal synchronously obtained during loading. Two kinds of signal processing methods were tried to eliminate noise. After band-pass filtering, the RMS of the AE signals of the R15α sensor indicated face rub-impact when the misalignment was relatively large. The empirical mode decomposition method using masking signals was found to be more effective than band-pass filtering in eliminating the noise but took much more computational time. The results indicate that the AE technology is a potentially effective tool in monitoring and investigating face rub-impact of dry gas seals.     

一种基于NSCT变换的超声图像降噪新算法

为有效抑制超声仪器成像中固有的斑点噪声,提出了一种基于非降采样Contourlet变换(nonsubsampled Contourlettransform,NSCT)域中边缘信号系数区提取和最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)估计的超声图像的降噪算法。根据NSCT变换的细节信息刻画能力和平移不变性,对其各高频子带中系数进行分类,提取出边缘信号和平缓信号系数区;对超声图像的乘性斑点噪声进行推导研究,在边缘信号系数区和平缓信号系数区,根据各自噪声项的性质分别得出满足贝叶斯最小均方误差估计的降噪滤波方程;最后,对降噪后的系数进行NSCT反变换重建得到降噪图像。仿真图像和临床超声图像的实验结果证实,该算法与传统方法相比,不但能更有效地对斑点噪声进行抑制,也更好地保留了图像的细节信息。     

盲解卷积和频域压缩感知在轴承复合故障声学诊断的应用

针对时域盲解卷积算法对单一故障机械声信号有效,及传统稀疏分量分析对声信号分析失效等问题,提出一种盲解卷积、形态滤波和频域压缩感知重构的稀疏分量分析相结合的轴承复合故障声学诊断方法。通过时域盲解卷积算法优选分量结果,提取声信号的冲击成分。使用形态滤波滤除背景噪声。使用模糊C均值聚类估计混合矩阵,重构传感矩阵,并运用稀疏度自适应匹配追踪基算法(Sparsity adaptive matching pursuit,SAMP)的频域压缩感知重构分离信号。双通道滚动轴承故障声信号分析结果表明该方法能够有效分离和提取滚动轴承故障特征。     

结合 FastICA 与 EKF 的腹部源胎儿心电信号提取

针对腹部源信号,本文提出一种结合快速独立分量分析(FastICA)与扩展卡尔曼滤波(EKF)的胎儿心电信号提取方法。首先抑制原始母体腹壁混合信号中的基线漂移、工频干扰和脉冲伪迹。然后使用FastICA从母体腹壁混合信号中分离得到母体心电信号估计以及含有残留母体心电成分和其他噪声的胎儿心电信号估计。使用EKF对胎儿心电信号估计进行滤波得到残留的母体心电成分估计,将其抑制后获得含噪声的胎儿心电信号。最后再次使用EKF提取得到清晰的胎儿心电信号。采用临床数据进行实验,本文提出的胎儿心电信号提取方法的灵敏度、阳性预测值和F_1分数分别为99.27%, 94.35%, 96.71%,其基于互相关系数和基于特征值分析的信噪比分别为6.145 4 dB和6.509 6 dB。实验结果表明本文提出的方法在主观视觉效果和客观评价指标上均优于传统的胎儿心电信号提取方法。     

Effect of harmonic noise on the estimation of the mean value of a signal with reduction of its sampling frequency

The effect of reduction of the signal sampling frequency by the signal mean value in the case of superposition of a harmonic noise component onto the original steady stochastic signal is studied. Conditions under which reduction of the observation frequency of this process significantly changes the observed mean values are found. In this regard, a number of statements are formulated and proved. The consequences of a reduction of the observation frequency of the dynamometer signal for the experiment performed in an ice basin with a tanker hull model are considered..     

基于小波变换的基波提取和频率测量

为了提高小波变换提取信号基波和测量频率的精度 ,采用分频特性较好的小波对信号进行滤波 ,并研究最佳分解级数的问题。在频率测量中 ,针对低频噪声的影响 ,提出极大值误点的判别方法 ,采用最小二乘法估计基频 ;针对非整周期采样误差的影响 ,采用抛物线插值的方法加以解决     

基于听觉原理的谐波频率自动提取方法

基于听觉系统的运行机制,提出一种可自动识别和提取信号中谐波频率的计算方法。首先,对信号进行基底膜带通滤波;其次,模拟听皮层时频感受野现象对不同时频域内信号进行二维傅里叶变换并提取幅值和频率信息,基于幅值信息的侧抑制结果,提出了一种谐波成分频率点的判据方法;最后,对提取得到的谐波频率点进行重组,从而可揭示信号中的主要频率成分以及各成分的时变情况。数值仿真和试验数据验证结果表明,所提方法可准确提取信号中的各谐波频率,并具有一定的抗噪声干扰能力,对于微弱谐波成分的频率提取亦有较好效果。