PMF-FFT扇贝损失补偿方法的仿真与分析

针对PMF-FFT捕获方法在捕获过程中存在的扇贝损失,分别用补零法和汉宁窗加权法对其进行补偿,并对这两种方法进行仿真分析,结果表明补零法和汉宁窗加权法都可实现扇贝损失的补偿,且汉宁窗加权法用于补偿扇贝损失时计算量远小于补零法,缩短了系统的捕获时间,提高了系统的捕获性能。     

基于FFT的一种计及负频率影响的相位差测量新方法

用FFT法测量低频正弦信号相位差时,精度明显下降,甚至无法测量,其主要原因之一是模型中忽略了负频率成分的贡献.基于FFT法,提出了一种计及负频率影响的相位差测量方法,分别给出了加矩形窗和加汉宁窗对应的相位差计算公式.仿真结果表明,在无噪声背景下.具有很高的精度,尤其是加汉宁窗后,误差接近双精度运算的下限;在噪声背景下,该方法的测量精度也高于FFT法.提出的测量方案简单实用,特别适用于频率很低或接近奈奎斯特频率的正弦信号相位差测量.     

干耦合超声波激励信号研究

为保证干耦合超声波探头的正常工作,采用理论分析与实验相结合的方法对其激励信号进行选择。干耦合超声波探头与试件直接接触,入射能量低,不同粘接状况下接收信号能量(E)差异较大,品质因数(Q)能够表征接收信号的带宽及强度分布,两者可作为激励信号的选择依据。根据各信号表达式分别采用方波、锯齿波及高斯窗、海明窗和汉宁窗调制的正弦脉冲信号进行试验。试验结果表明:在重复频率和电压幅值不变的条件下,对于玻璃纤维/丁腈橡胶复合材料粘接板,最优激励波形为5周期汉宁窗调制正弦波脉冲信号,激励频率约为100 k Hz,为干耦合超声波探头的检测应用提供基础。     

用加窗插值法抑制振动信号工频噪声

对广泛存在的工频噪声,采用加窗插值方法开展研究,以抑制振动信号的工频噪声。首先,对比分析矩形窗、汉宁窗和六项余弦窗三种典型窗函数的特征;其次,采用数值仿真方法分析窗函数对插值计算结果的影响,当工频噪声频谱与有用成分频谱的间距不同时应选用不同的窗函数;最后,将加窗插值法用于实测振动信号的工频噪声抑制,当振动信号加汉宁窗时工频噪声的插值计算结果最准确,工频噪声抑制效果最好。数值仿真和工程应用表明加窗插值法用于振动信号工频噪声抑制是有效的。     

一种基于滑窗TLS-ESPRIT算法的超谐波动态分析方法

提出一种基于滑窗TLS-ESPRIT算法的超谐波动态分析方法。首先,对一定长度的超谐波电压、电流信号施加矩形窗函数,将其截取为等间隔连续的小数据块,对每个小数据块构建空间矩阵并估计超谐波个数;然后,利用TLS-ESPRIT算法估计每个小数据块所含超谐波的频率和衰减因子,再采用最小二乘法估计超谐波的幅值和相位;最后,以三维形式展示超谐波频谱,实现对超谐波的动态分析。数值仿真分析以及2种非线性负荷实测数据验证结果表明:该方法不仅能准确估计出超谐波的个数、频率、衰减因子、幅值和相位等信息,并具有较高的频率分辨率,还能从三维展示中观测到超谐波的时变特性,为深入研究超谐波提供了一种更精确的测量方法。     

密集频率数字信号的判定和校正方法

数字信号的频谱分析中,DFT只得到的频谱可以粗略确定实验信号各谐波频率,振幅和相位,单频谱谐波在其频率的某一邻域内的细化幅值频谱和相位频谱具有显著的特征,通过分析比较,单频率谐波细化频谱与矩形窗的频谱极其相似,依此为准绳,可以判定密集频率信号,进而通过待定谐波参数,选择合适的参数区间和步长组合循环计算,并用矩形窗频谱近似单频率谐波细化频谱的办法,则可以还原校正密集频率的谐波参数,校正精度略低于细化频谱对单频率谐波的计算结果,该方法可以较好的进行情况多变的多个密集频率频谱分析,越多的密集频谱,需要更大的计算量。     

离散频谱四点能量重心校正法及抗噪性能分析

在对比离散频谱能量重心法采用不同点数时的频率、幅值和相位校正精度的基础上提出了4点能量重心校正法,推导了高斯白噪声背景下单频率谐波信号采用4点能量重心法进行频率、幅值和相位校正的统计方差公式,通过仿真计算验证了其正确性.分析对比了采用不同点数进行能量重心校正时的优缺点,建议在工程中采用Han-ning窗4点能量重心法进行谐波信号离散频谱校正.     

基于复调制细化和Adaline网络的谐波检测方法

针对传统快速傅里叶变换（FFT）与自适应线性（Adaline）神经网络结合的谐波检测方法中,存在难以辨识频率相近谐波的问题,提出一种改进方法。首先,利用复调制频谱细化对快速傅里叶变换后的频谱峰值进行细化,确定谐波的个数和大致频率。其次,将所得谐波个数和大致频率代入Adaline神经网络中进行训练,获得准确的谐波幅值、频率和相位。最后,利用不同谐波算例对所提方法进行仿真验证。所提方法均能准确检测出各算例中的谐波个数、频率、幅值和相位,误差均保持在小数点后三位,且用时较短。结果表明,该方法可以有效解决整数次谐波附近的精细化辨识问题,准确率高且时效性好,并具备一定的自动化程度。     

高斯白噪声背景下时移相位差校正法的频率估计精度分析

推导了高斯白噪声背景下加任意对称窗函数截断的谐波信号用时移相位差校正法进行离散频谱校正时的归一化频率估计误差的统计公式;针对加矩形窗和加Hanning窗,通过与仿真模拟结果的对比分析验证了其正确性,并分析了在某些情况下产生偏离的原因;研究了谐波信号本身参数和校正方法选取的参数对估计误差的影响,并比较了加矩形窗和加Hanning窗时的估计误差。     

电力参数间谐波测量算法的研究

DFT的泄漏和栅栏效应不能测量电力系统的间谐波和分析电力系统谐波误差。一般通过加窗插值DFT能测量间谐波,然而需要构造窗函数使得分析及实际运行变得复杂。本文通过简单的频域变换结合多谱线插值并且给出了一种相应的算法,仿真结果表明该方法运行简单便于分析,精度高,因此为电力系统谐波分析提供了一种满意的工具。     

简议谐波对电能计量的影响

本文阐述了谐波源的产生以及危害,通过电能质量在线监测装置的实验数据进行分析和对比,分析了谐波对电能计量的影响。     

基于DTFT的一种低频振动信号相位差测量新方法

现有基于DFT频谱分析的相位差测量方法在测量低频振动信号的相位差时，精度明显下降，甚至无法测量，其主要原因之一是忽略了频谱中的负频率成分贡献。基于离散时问傅里叶变换（DTFT），提出了一种计及负频率影响的低频振动信号相位差测量方法，分别给出了加矩形窗和加汉宁窗对应的相位差计算公式。仿真及实测结果表明，在无噪声背景下，该方法具有很高的精度，误差接近双精度运算的下限；在噪声背景下，其测量精度仍高于传统的DFT频谱分析方法。提出的测量方案简单实用，特别适用于频率很低或接近奈奎斯特频率的振动信号的相位差测量。     

电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度检测研究

我国制订了谐波测量的相关标准,并且谐波分析的原理具有软硬件的支持,为了保证谐波检测频率精确度达到检测要求,论文在考虑检测仪器运用甲醛窗函数和谐波子组测量的基础上,探讨了电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度的检测相关的研究。本文结合近年的工作研究所得,以大量的实验数据为支撑,检验了该方案的可行性与精确程度。并在本文做详细论述,为行业内研究认识提供数据参考。     

基于非线性弹簧模型的振动声调制机理研究

飞机结构裂纹的在线监测是保证飞行器安全的重要举措,针对目前常规的无损检测方法无法实现在线及原位监测的不足,根据裂纹引起的超声非线性,基于振动声调制效应对结构裂纹进行监测是一种可行的方法。采用非线性弹簧模型对裂纹进行模拟,建立了两列一维简谐波在含接触界面的结构中的传播模型,通过公式推导,得到了透射信号的基波、调制边频谐波和高次谐波等信号成分的近似表达式,分析了各谐波成分幅值与激励信号参数间的对应关系,推导了边频调制谐波与两低频基波幅值乘积之比R与刚度系数间的关系。通过板中的振动声调制试验,分析了响应信号的谐波成分及各谐波成分随低频振动幅值的变化关系,探讨了指标R随外力变化情况,试验结果基本符合模型推导的结论,为采用基于振动声调制的方法进行裂纹监测提供了理论指导。     

谐波干扰下海上风机结构工作模态识别

针对海上风力发电机组高转速叶轮对风机结构会造成强烈的周期性激励,而该强谐波作用往往会淹没响应中的结构模态信息,增加识别结构工作模态参数难度问题,以某海上风电试验样机振动响应原型观测信号为研究对象,采用基于改进特征系统实现法(Eigensystem Realization Algorithm,ERA)与概率密度函数法(Probability Density Function,PDF)结合的工作模态识别方法及判定思路,剔除不同工况下转频、倍频谐波成分干扰,实现风机结构多阶工作模态参数有效识别。该方法不仅能有效避免谐波干扰以获取结构的真实工作模态,同时对海上风机结构运行安全性实时在线监测、评估具有较好的工程适用性。     

离散频谱分析比值校正法幅值和相位的抗噪性分析

谐波信号离散频谱分析的比值校正法(内插法)在无噪声时是一种准确的校正方法,只存在计算时的舍入误差,但在包含噪声尤其信噪比较低时,校正精度会有所下降,甚至误差很大.研究了比值校正法的幅值与相位加不同的窗函数及加性高斯白噪声时的统计方差公式,并通过不同信噪比下的仿真验证了其准确性.建议避免在归一化频率误差较低的情况下使用加矩形窗的比值校正法来校正相位.     

窗函数对信号稀疏特性的影响

由于信号的稀疏特性有效地用于盲信号分离中,所以稀疏特性受到普遍的关注.本文对常见的几种窗函数与DFT以后频谱稀疏特性的关系进行了分析研究.提出了基于泄漏频带宽度和统计有效泄漏谱线数量的两个信号稀疏特性评判依据,并根据此评判依据研究了常见几种窗函数对信号稀疏特性的影响,选出使信号稀疏特性最佳的最优窗.分析结果表明,信号非整周期截取时汉宁窗可以获得最佳稀疏特性.研究结论可为基于时频域稀疏特性的信号分离方法或其它信号处理方法的研究提供一种技术支持.     

一种新颖的科氏流量计数字信号处理方法

利用矩形自卷积窗对谐波和白噪声的抑制作用,加窗进行短时傅里叶变换能很好的跟踪测量信号频率,而且加窗后的信号能直接用于滑动Goertzel算法测量相位差的特性,提出了一种新的科氏流量计信号处理方法.仿真结果表明整个信号处理算法的测量精度高,实时性好,便于系统实现.     

基于离散频谱分析的自由衰减振动信号的幅值恢复

加矩形窗截断后的自由衰减振动信号可以看成无限长谐波信号与单边指数函数及矩形窗的乘积,从理论上证明了其连续谱峰值点的频率和相位就是信号的实际频率和相位。分析了连续谱的离散频谱幅值误差影响因素,提出一种新的求解幅值恢复系数的方法,该方法根据已估计得到的阻尼、频率和相位重构幅值为给定值的新信号,然后求解加有限长度指数窗幅值恢复系数。当理论频率位于某条离散谱线上,幅值基本无误差。理论分析和仿真表明,采样频率、阻尼和频率误差的变化对幅值分析精度的影响很大,并且是相互作用的,但当理论频率与采样频率之比fn/fs在区间(0.25,0.4)内,且阻尼在区间(0.005,0.02)时,不论频率误差多大,分析精度均很高,幅值误差小于5%。相邻频率成分产生严重模态耦合时,不能使用该方法。     

斜变滤波器时域加窗对图像重建的影响

提出了斜变滤波器的单位脉冲响应的时域加窗方法。 斜变滤波器的单位脉冲响应应取奇数个点并偶对称,以保证其严格零相位。可以用来截取单位脉冲响应的窗函数有矩形窗、三角窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等。仿真实验表明,矩形窗精度最好,三角窗因过度地压低了第一旁瓣,精度最差,其余窗对应的CT图像的精度介于两者之间。在对斜变滤波器的单位脉冲响应截断时应该使用矩形窗。