超声换能器检测方法的研究

超声检测技术广泛使用在无损检测领域中,而换能器是超声工程中极其重要的技术和分支领域。超声换能器是一种电声能量转换器件,是超声检测技术中的关键,直接影响无损检测结果的可靠性,本文阐述了超声换能器的原理和测量接触换能器的检测方法,分析了A型换能器脉冲回波灵敏度校准的不确定度。     

时频面上基于瞬频估计的信号提取方法

针对多分量非平稳信号的噪声抑制和信号分离问题,提出了一种新的时频滤波法.采用FMmlet自适应分解将被分析信号在时频空间内展开,得到无交叉项干扰、时频聚集性很强,且能反映信号的线性或非线性结构的时频特性的时频分布.根据时频面内能量脊与瞬时频率的对应关系,采用谱峰检测和时频加窗轮流迭代的方法,估计出信号分量的瞬时频率.在瞬时频率精确估计的基础上,设计适当的时频滤波函数,对被分析信号的Wigner-Ville分布(WVD)进行时频加窗处理,得到单分量信号的修正WVD,然后采用 WVD反变换进行信号分量的时域重构,达到从非平稳信号中分离有用分量的目的.理论分析和仿真实验表明,利用该方法从复杂非线性时变信号中提取出的信号分量失真度小.该方法在非平稳信号的深层特征提取中具有良好的应用前景.     

基于中频数字化平台的脉冲波形参数测量研究

在雷达侦察系统中,为了能够在复杂的电磁环境中实现对雷达进行准确识别和定位,设计了基于中频数字化平台,对输入的脉冲包络信号在现场可编程门阵列中实现其参数测量,避免使用乘法器等需要占用大量资源的模块,节约硬件资源的同时也缩短了运行时间,具有良好的实时性和较高的测量精度,可以用于后续DSP算法实现对目标雷达的识别和定位.     

多源机会信号飞行器EKF融合导航方法

该文考虑多源异构机会信号情况下的飞行器导航问题,提出一种新型扩张卡尔曼滤波融合导航方法。首先,针对5类典型的机会信号,构建机会信号测量值模型。然后,采用中心式交互结构,设计可自由增减导航机载模块的融合导航框架,具体包括3部分：局部机载设备的定位预报模块、局部机载设备的测量更新模块、中心融合计算模块。通过交互中心融合计算模块与局部机载设备的信息,迭代更新当前飞行器的位置预估值。进一步,给出所提出融合导航方法的误差分析结果,并且建立基于估计误差方差最小化的融合权重优化选取方案。     

用相位差分和Wigner分布估计信号瞬时频率

时变信号瞬时频率的测量有许多重要的应用。例如,在地震勘探、雷达、声纳、通信、生物医学中,瞬时频率是一些物理现象的很好描述。Wigner分布是时,频信号分析的有效工具。本文阐述了信号瞬时频率的概念及其定义。论述了用相位差分和用Wigner分布估计瞬时频率的方法。论证了Wigner分布峰值检测可以为高信噪比下线性调频信号提供最佳估计。     

水声通信Doppler扩展估计的实验研究

发射机和接收机之间的相对运动引起Doppler扩展,即时间选择性衰落,它导致发射信号频率扩展。Doppler扩展是动态通信时导致误码率上升的主要原因之一,所以通信接收机首先需要估计Doppler扩展,然后才能补偿Doppler扩展,从而够降低动态情况下的误码率。单频信号是频率敏感信号,根据相对发射机的频率偏移量可以估计Doppler扩展。由于声传播速率相对较低,Doppler扩展导致接收信号相对发射信号产生时间上的伸缩变化,这样也可以采用测量伸缩量的办法估计Doppler扩展。通过水声通信湖上试验,验证了这两种方法的可行性,为未来的水声通信研究提供借鉴和参考。     

一种改进LS信道估计算法在稀疏多径水声信道中的应用

为了消除水声正交频分复用调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统中噪声对稀疏多径信道估计的影响,提出了一种改进的最小二乘(Least-Square,LS)信道估计算法。该方法在传统基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)插值的信道估计结构上进行了改进,得到了基于阈值探测的DFT插值信道估计方法,该方法将小于阈值的时域信道响应置零,探测最有效信道抽头,有效消除噪声干扰的影响。仿真结果验证了DFT插值在稀疏多径水声信道估计中的实用性;得到了当循环前缀长度与信道长度越接近时信道估计性能(Bit Error Rate,BER)越好的结论;确定了在两种调制方式下算法的阈值系数范围;且该新算法与已有算法所需的信噪比可低约2 d B,解决了用循环前缀长度来近似信道真实长度的实际问题。     

基于瞬时频率估计阶比法的电机振动信号分析

电机转轴是电机中至关重要的精密零部件,运用信号分析的方法,可对电机转轴进行预估评价。为提高电机转轴的安全性,降低事故率,利用瞬时频率估计法与阶比法计算分析电机的振动信号,并进行电机实际缺陷情况下的验证试验。结果表明,基于瞬时频率估计阶比法能对信号进行有效降噪处理,准确地预测故障缺陷的具体位置。     

一种水声脉冲测距系统测时方法

水声脉冲测距系统中,测时精度决定了系统整体的测距精度。提出了一种基于三次样条插值的测时方法。该方法通过三次样条插值重新构建信号,精确求出每个载波周期的峰值,从而提取出信号包络。在对信号包络进行平滑后通过求解斜率最大值来估计时延。实验结果与理论分析是一致的,表明该方法对水声脉冲信号测时可以达到很高的精度。     

流量标准装置前端脉冲信号处理方法

针对流量标准装置前端脉冲信号处理经常遇到的两种问题提出了解决方案。针对流量计输出的脉冲信号幅度随厂家、原理而不同的特征,设计了可变比较门限的脉冲整形电路,相比固定比较值的方法大大提高了装置对不同流量计脉冲信号的适应性;针对脉冲输出类流量计极易受干扰的情况,设计了电容滤波与脉冲宽度滤波相结合的形式,大大提高了装置的抗干扰能力。最后通过实验验证:整体处理电路可在(1~12)V范围内任意更改比较门限,对4KHz以上脉冲信号可完全滤波。     

基于频域分解的水声信号宽带盲波束形成

盲波束形成算法可以在不知道阵的流型、信号及干扰方位的情况下,仅根据各阵元接收的数据恢复信号。由于水声信号为宽带信号,为了充分利用宽带信息,提出利用频域分解的方法获得满足窄带条件的信号,并利用窄带盲波束形成JADE（Joint Approximate Diagonalisation of Eigen-matrices）算法进行处理。对宽带盲波束形成算法进行了理论推导和仿真实验。研究结果表明,盲波束形成算法相对于常规波束形成在信号恢复方面有优越性。     

一种窄带水声信号数字处理系统

针对窄带水声接收机参数估计精度低、目标识别能力差的弱点,提出了数字鉴宽的概念及方法,利用复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)实现对窄带水声信号宽度的精确识别.该方法可广泛适用于数字滤波和机械滤波窄带水声接收电路,鉴宽结果性能稳定、可靠,可满足大多数窄带水声系统对信号及其宽度识别的精度要求.同时,根据实际水声系统对水声接收机增益调节的需要,提出了利用MSP430单片机及 D/A器件实现水声接收机手动及自动增益控制的方法,它可应用于各种水声接收电路中.所提出的窄带水声信号处理方法有算法简便、实用的优点,使用的理想效果在实际应用中得到了验证.     

用双曲线调频信号实现水声通信的频偏估计和同步

水声通信的信道带宽相对较窄,为实行高速通信,需要选择高频带利用率的传输方式。正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术允许子载波重叠,在水声通信中具有良好的应用前景。但OFDM的解调对于频率偏移和时间偏移非常敏感,而水声中的频率多普勒偏移相当大。通过仿真和实验表明：在信噪比较低的情况下,使用双曲线调频信号作为导频信号,可以准确地计算出频率偏移,同时实现数据传输的时间同步。     

基于Gammatone滤波器组与子带瞬时频率的水声目标特征提取

水声目标识别是现代海战中的关键环节,具有重要的军事应用价值。针对海洋环境的复杂性及多变性,文章以模仿人耳听觉感知机理为基础,提出了基于伽玛通(Gammatone)频率瞬时幅频系数的特征提取方法。该方法通过Gammatone滤波器组模拟人耳基底膜对信号的分解、处理过程,在各子带输出信号中提取目标的子带瞬时频率特征,并与传统的瞬时幅度特征相结合,从而更加全面地反映目标的固有属性。利用支持向量机对四类实测水声目标辐射噪声数据进行了识别实验,结果表明,文章的特征提取算法能够较好地抑制噪声,具有较强的鲁棒性。     

水声脉冲信号检测的新方法

水声脉冲信号是由一个运动平台上的发射器发射的。信号的调制方式、载频、幅度、脉宽以及周期均为未知。该文介绍了一种水声脉冲信号检测的新方法。水声脉冲信号接收机输出的短时谱重心是不断起伏的。起伏在高信噪比时会变得很小,而在低信噪比(或无信号)时会变得很大。由于,起伏的绝对偏差移动平均可用来度量起伏的大小,因此,它可以被用来检测水声脉冲信号。还介绍了新检测方法的原理、算法以及仿真结果。在海洋噪声、运动载体的辐射噪声以及小的多途干扰背景中,该方法能可靠地检测水声脉冲信号,并能同时对信号的一些参数作出估计。     

Estimation of the nonstationary variance of an acoustic signal

A model of the residual fluctuations of a primary-processing subsystem is proposed, on the basis of which the noise immunity of an algorithm for estimating nonstationary variance is investigated. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 4, pp. 57–60, April, 2007.     

水中声波非线性相互作用的声吸收声研究

为研究声波非线性变参数相作用后的能量转移问题,本文利用谱分解方法对整倍频声波相互作用后的幅度解进行了理论研究和仿真分析。研究表明：高频声源级大于低频声源级,且高频声源级取定值时,频率比N越大,声吸收声效果越小。频率比N 3时,两列声波的初始相位关系对声吸收声的影响可忽略不计。高频泵源越强,高频对低频声的声吸收声效果越弱;相反,低频泵源越强,高频声波对低频声的声吸收声效果越强。非线性累积效应在间断距离处达到最强。     

模基水声信号处理技术的研究现状和展望

常规信号处理方法的前提条件相对简单,不能满足水声信号处理中海洋环境非平稳和极低信噪比等实际情况。基于模型的信号处理方法(模基处理技术)能够将物理模型引入到信号处理算法中,并且能够有效利用先验信息提高信号处理的性能,是一种有潜力的信号处理技术。结合多年的模基水声信号处理研究基础,首先介绍了模基处理的基本概念,然后介绍了模基处理器的基本框架和其主要优势,进而对模基技术在水声信号处理各个应用领域的研究现状做了全面的归纳和简要的评述,在此基础上,分析了该领域进一步的研究方向。     

船载式水声定位系统信号处理改进算法研究

针对船载式水声定位系统的特点,在座底式等常规水声定位系统信号处理算法的基础上,对船载式系统可能出现的声脉冲叠加现象进行仿真分析,证明常规算法存在丢失数据的可能性,并且常规算法对声信号幅度变换较快的情况难以适应。提出一种并行实时数字信号处理算法,允许每块数据拥有不同的属性,并采用数据匹配方法进行后置冗余处理,获得有效数据。经过湖上跑船试验证明,该算法具有更高的检测率,并能提高跟踪轨迹的平滑性和真实性,具有较高的工程应用价值。