改进的局域均值分解在机械故障诊断中的应用

为了准确地提取出故障特征,把局域均值分解算法应用于机械故障振动信号的特征提取中.然而在对信号进行局域均值分解时,由于端点的趋势无法预知,在分解时会污染到整个信号序列,而且滑动平均造成了信号的过平滑处理,导致故障特征不能准确地提取.采用波形匹配解决端点处信号的走势,之后再利用线性插值求得信号的局域均值函数与包络函数,通过在Matlab环境下仿真调幅信号验证了该算法在端点处能很好的保持原有信号的特征;并采用实际的机械振动信号进行实验验证,引入端点效应评价指标,根据分解后的生产函数与原信号的相关系数验证了改进的局域均值分解更能准确地提取故障特征.     

基于局部积分均值的经验模态分解改进算法

端点效应和模态混叠现象是经验模态分解算法应用中存在的主要问题。在介绍标准经验模态分解算法的基础上,阐述了基于局部积分均值经验模态分解算法的基本原理,提出自适应的端点局部积分均值拟合线的拟合方法。改进算法通过距离相关度函数在待分解信号内部寻找与端点处信号变化趋势相关度最高的一段波形,并用此段波形的局部积分均值拟合线来重新刻画端点处的局部积分均值拟合线,将修正后的局部积分均值拟合线应用于EMD算法筛选过程中。仿真实验结果表明,改进算法有效抑制了模态混叠和端点效应现象,提高了分解的精度和可靠性。     

LMD方法在脑电信号处理中的应用研究

局部均值分解(LMD)是一种新的非线性非平稳信号处理方法,该方法具有较强的自适应性,能将复杂信号分解为一系列具有物理意义的PF(production function)分量。但在信号分解过程中会产生端点效应,这将影响LMD分解精度,严重时会导致信号失真。在详细分析了LMD产生端点效应的原因之后,提出了一种基于相似波形加权匹配的端点延拓算法。通过对视觉诱发脑电信号进行仿真,并且和不做延拓的LMD分解结果做对比,说明该方法能够有效抑制LMD的端点效应,取得较好的分解效果。     

消除局域分解端部效应的BP神经网络闭合方法

详细阐述了局部均值分解(LMD)信号处理方法,该方法非常适合处理非平稳信号,可其端部效应严重制约了其进一步应用推广。镜像延拓是局域分解端部效应处理的基本途径,需要镜像面放置在局部极值点处,而实际信号有时难以满足这个条件,可能导致信号分解结果严重失真现象。为此,提出了一种基于传统镜像延拓与BP神经网络相结合进行信号预测以改进LMD端部效应消除效果的新方法。通过BP神经网络模型预测原始信号端点之外的数据点,由此捕捉到端点之外的一个或者多个极值点,再用镜像技术形成闭合处理,从而抑制端部效应。仿真信号的应用实例表明,所提方法可以有效抑制LMD端部效应。     

基于改进EMD的脑电信号去噪方法

以经验模态分解(EMD)为理论基础,提出一种相似波形加权匹配的方法,对脑电信号(EEG)端点进行延拓,改善EMD分解过程中存在的端点效应,利用延拓后的EMD方法对EEG进行去噪。基于美国加州理工学院数据库中EEG的仿真结果表明,延拓后的EMD方法可有效去除EEG波形中的噪声部分,使EEG的特征更明显。     

基于双边滤波的信号边界特征匹配与延拓

经验模态分解过程中的端点效应会直接影响到信号的分解效果。针对此问题,结合邻域双边滤波的思想,提出了基于双边滤波的信号边界特征点匹配的端点延拓方法。该方法有效抑制了分解过程中端点效应的影响,提高了信号分量的精度。边界子波的延拓在遵循原始信号内部特征规律的同时,还考虑了局部数据差异性的影响,因此子波扩展具有自适应性。仿真实验和地震资料应用对比分析表明,该方法能有效解决信号分解过程中的端点效应问题。     

二维局部均值分解算法

为了获取不同尺度下的特征信息用于滤噪、边缘提取等图像处理,在一维局部均值分解基础上提出一种二维局部均值分解算法.首先用快速8-邻域窗算法或者灰度形态学重构算法提取图像的局部极值点;然后通过Delaunay三角剖分将求得的极值点划分成三角网格来确定每一个极值点的相邻极值点,进而得到相邻极值的局部均值函数和包络估计函数;最后采用一种综合考虑二维乘积函数极值点空间特征和包络估计函数极值大小的停止筛分条件,通过迭代寻优方法得到相应的二维乘积函数,将图像分解成不同尺度下的成分.在Tree,Cameraman等经典图像上的实验结果表明,该算法能快速有效地实施图像多尺度分解,性能好于二维局部均值分解算法及传统的二维经验模态分解算法.     

一种抑制EMD端点效应的改进方法

经验模式分解(EMD)存在的端点效应问题影响着该方法的应用。本文研究了基于端点优化对称延拓和镜像延拓的抑制EMD端点效应的改进方法,避免了单独采用端点优化对称延拓法在预测的点数较多时会造成速度较慢,以及单独采用镜像延拓法在处理端点不是极值点的短时间序列时效果不佳的问题。首先利用端点优化对称延拓法对数据序列两端各延拓一个局部极值,获取最佳的信号端点值,然后利用镜像延拓法把镜内的信号映射成一个不存在端点的环形信号,再进行经验模式分解。通过对仿真信号分析,表明该方法能够有效抑制端点效应问题。     

基于改进EMD的汽车动态称重信号处理

提出了利用改进经验模态分解的方法来分离轴重信号中的动态轮胎力.在简述轴重信号特点和模态分解骤的基础上,详细分析了端点效应和虚假模态产生的原因,利用Auto-regressive(AR)模型端点延拓法和相关系数法分别抑制端点效应和判断虚假模态,把虚假模态和残余量加在一起形成新的残余量作为轴重估计.实验结果表明了该方法的有效性,在车速不大于20 km/h时,轴重测量的最大误差为4.34%.     

二维经验模态分解边界效应抑制研究

二维经验模态分解中边界效应抑制是一个关键问题,现有方法主要讨论一维信号端点效应抑制,基本思想是信号延拓,不适合对二维信号进行边界效应抑制。提出一种二维图像边界效应抑制方法,该方法根据对称性、局部性原理和牛顿插值理论,对边界点进行插值,获取部分边界极值,采用这些极值对边界进行线性插值获取图像每个边界像素点的极大值和极小值。把这种边界效应抑制方法应用到二维经验模态分解中收到了较好的实验效果。     

一种DDS任意波形发生器的ROM优化方法

提出了一种改进的基于直接频率合成技术(DDS)的任意波形发生器在现场可编程门阵列(FPGA)上的实现方法。首先将三角波、正弦波、方波和升/降锯齿波的波形数据写入片外存储器,当调用时再将相应的数据移入FPGA的片上RAM,取代分区块的将所有类型波形数据同时存储在片上RAM中的传统方法;再利用正弦波和三角波的波形在4个象限的对称性以及锯齿波的线性特性,通过硬件反相器对波形数据和寻址地址值进行处理,实现了以1/4的数据量还原出精度不变的模拟信号,从而将整体的存储量减小为原始设计方案的5%。经验证,这种改进方法正确可行,能够大大降低开发成本。     

面向嵌入式系统的有效值快速算法

ADC采样交流波形是嵌入式系统的一项重要应用,当采集到的电压波形并非标准函数波形（如正弦波、三角波等）的畸变波形时,不能直接通过简化数学公式或平均响应法求得其均方根值;为得到任意波形的均方根值,首先需要求出该波形的频率（或周期）;在传统算法中,需要进行FFT（快速傅里叶变换）,该算法需要大量内存空间和较高时间复杂度,且只能进行2N个点运算,精度和分辨率受限;因单片机片上资源有限,该算法并不适合多路实时运算;为改进以上不足,设计了一种峰值（谷值）查找算法,该算法拥有O（n）时间复杂度,实时性好;通过该算法寻找采样波形中三个峰值点,确定波形的其中一个周期,进而计算得到均方根值;相比FFT算法,本算法运行速度提升93倍,空间复杂度降低为FFT的1/300,且在实际应用中运行稳定可靠,平均误差低于0.6%。     

基于AT89C51单片机波形发生器的Proteus设计

波形发生器在电子设计、实验教学中占有极其重要的地位,并且被广泛应用。研究了在Proteus环境下波形发生器的设计方法,以AT89C51单片机为核心器件,程序设计采用C语言,Keil软件编译程序段,配以相关外围接口电路,实现了方波、锯齿波、正弦波、三角波等四种特定波形的产生。仿真结果表明,改变C程序设计中递增变量大小以及电压输出电路有关参数数值,可以得到不同频率与幅值的任意一种波形,从而验证了其设计的正确性。     

基于CPLD的多波形发生器的设计

本系统以单片机和CPLD为核心,辅以必要的模拟电路,设计了基于DDFS技术的多波形发生器,可输出三角波,方波,上下斜波、脉宽调制等各种波形,并采用六位数码管精确显示频率值.同时引入高速运放及扩流电路进一步提高了输出波形稳定性及系统的带负载能力.波形仿真及现场波形输出测试结果表明,系统精度高、稳定性好、功能强大,具有较高...     

离散三角网格模型顶点法矢量估算

提出一种新的三角网格模型顶点法矢估算方法,采用以三角网格顶点一阶邻域三角形的形状因子与顶点到三角形质心距进行综合加权的方法。同时指出：在同等三角网格曲面,随着三角网格划分精度的提升,网格顶点法矢估算精度有增大趋势;在同等网格划分精度条件下,对于平均曲率小以及平均曲率变化率小的三角网格模型,其网格顶点法矢估算精度也有增大趋势。实例计算和误差分析表明,该方法的计算结果更为精确合理。     

基于混沌的微弱三角波信号检测方法

利用混沌系统的相轨迹对初值敏感而列噪声免疫的特性,提出采用三角波和正弦波分别作策动力对微弱三角波信号的幅值进行检测。最后,在Matlab／Simulink环境下进行仿真实验。结论表明：混沌理论可以实现对信噪比很低的三角波信号幅值进行检测,并且取得较高的精度。     

利用SOPC实现DDFS技术的超低频函数信号发生器

为了设计高分辨率、频率切换相位连续、频率覆盖系数达到106的超低频函数信号发生器,提出了直接数字频率合成DDFS技术,可以合成频率可控的任意波形;以SOPC实现系统设计,利用FPGA实现数字逻辑功能,在LPM_ROM中放入波形数据表,用NIOSII嵌入式软核微处理器实现波形选择、数据处理,输出正弦波、方波、三角波、锯齿波并显示其频率、幅度和相位;测试表明,系统稳定,具有输出波形任意化、低频范围宽和频率精度高的特点。     

基于参量模型估计的周期信号等效采样方法研究

针对现有的常规的等效时间采样方法必须具备准确的模拟触发电路,必须具备精确的定时电路或时长检测电路,并且波形重建时间长甚至不能完全重建的问题,提出一种基于参量模型估计的周期信号等效时间采样方法.该方法采用三个两两互质频率进行三轮采样,从三轮采样数据估计出被测周期信号的基频和其它参数,从而重构出被测周期信号波形.实验证明,该方法在信噪比较高时重构出被测周期信号波形的正确概率很高,重构误差很小.该方法已被成功运用到数字存储示波器的高速数据采集系统中.     

基于C8051F005的数字正弦函数发生器的设计

针对传统正弦信号发生器存在元器件多、体积大、结构复杂、稳定性差、信号参数不宜调节及精度低等诸多缺陷，在分析C8051F005单片机性能特点的基础上，设计了基于C8051F005的数字式正弦函数发生器，并详细介绍了正弦函数发生器的原理。该发生器具有体积小、控制方便、波形稳定、精度高等优点。程序稍作修改还能生成并输出任意波形，如三角波、方波、锯齿波等。