LabVIEW时频分析在地空瞬变电磁信号处理中的应用

地空瞬变电磁信号中含有大量干扰噪声,尤其是晚期信号干扰影响较大,若不对其进行滤波处理,将会影响瞬变信号的分析及反演成像的质量。传统的傅里叶变换不能分辨正常信号中夹带的瞬态反常现象,也不能展示其成分,无法满足非平稳信号的分析要求;而瞬变电磁信号是一种动态、瞬态的信号。因此采用短时傅里叶变换(STFT)进行数据分析,并开发了一套基于LabVIEW的预处理软件,用于现场快速分析地空瞬变电磁信号。实验结果表明,预处理软件对地空瞬变电磁的分析和滤波处理是可行有效的,便于及时评价滤波效果,为进一步确定信号滤波方法提供了依据。     

基于NI-4431的瞬变电磁信号高精度采集系统设计

基于NI-4431数据采集卡和图形化编程软件LabVIEW设计了瞬变电磁信号高精度采集系统,系统适用于瞬变电磁信号的采集及简单的实时信号处理,系统中信号采集模块由NI-4431实现,其他功能,包括信号的采集、处理、存储和用户界面等,均在上位机(LabVIEW2014)实现。实验表明,该系统能够完成对瞬变电磁信号的实时采集与处理,采集精度高,具有较好的应用前景。     

地-空-地通信系统的设计探讨

文章首先介绍了一种地-空-地通信系统,然后从电磁兼容、抗毁性以及网络管理等方面,对该系统的设计进行了深入的探讨。     

均值滤波和小波变换在瞬变电磁信号处理的应用

野外探测数据受多种干扰影响,时域瞬变磁（Transient Electromagnetic Methods）仪采用双极性同步采样抑制低频噪声和直流失调信号,信号累加抑制白噪声后,高频噪声仍然存在信号中。TEM45仪自带传统的均值滤波法处理信号,信噪比提高,采样数目减少。为使采样数目固定的仪器可提供高纵向分辨的数据,采用小波变换抑制噪声。对波形畸变严重的信号,联合均值滤波和小波变换处理,可得平滑的,符合瞬变电磁信号衰减规律的曲线。     

空-地激光通信链路信号光束宽度设计

针对影响信号光束宽度最优化设计的三个最重要因素进行了讨论:一是系统的跟瞄精度,二是光学准直系统的准直能力,三是大气湍流效应对激光大气传输造成的光束弯曲、偏折、漂移等现象对系统的影响。     

基于小波和曲线拟合对瞬变电磁信号去噪的优化

瞬变电磁信号容易受到各种噪声的干扰,造成数据处理时分辨率较低,导致异常解释信息,影响后续工作进程。因此,必须选取合适的方法对其进行去噪处理。本文针对瞬变电磁信号的特点利用小波去噪法的优点在噪声中提取有效信号,进而利用曲线拟合对提取的信号做进一步的优化以便得出可靠的解释结果。     

激励信号类型及周期对线圈聚焦和检测深度的影响

激励信号类型与周期选取是影响瞬变电磁法(TEM)系统检测能力的重要因素。利用时域有限元积分方法对不同激励信号进行仿真,通过发射线圈磁场分布特性与同等深度处磁聚焦效果的对比、分析,确定激励信号类型;根据探测深度与灵敏度依赖于激励信号周期的特性,确定激励信号的最小周期。以此周期为下限,在不同周期下进行仿真,得到接收线圈回波信号变化图与同等深度处的磁通量变化曲线图,对比分析,最终确定周期为500 ms的矩形脉冲作为激励信号较为合适,更有利于磁场能量聚焦与传播的深度。最后对不同厚度的钢板进行仿真,分析回波信号与钢板厚度的关系,为实际瞬变电磁探测系统设计提供理论依据。     

空-地光通信技术及其系统方案设计

空-地光通信系统以其容量大、体积小、保密性高等优势,正适合替代微波系统作为传输方式,其应用成为解决空-地信息传输瓶颈问题的理想方案.本文分析了空-地光通信系统技术原理及特点,提出了系统设计方案,并对其关键技术及通信信道进行了阐述.     

一种空-地双基地雷达时间同步方法

空-地双基地雷达发射机置于运动的空中平台上,对时间同步精度要求高、实现难度大。为此,在现有时间同步技术基础上,研究了适用于空-地双基地雷达时间同步方法,确定了易于实现的间接同步方案。为满足同步精度要求,在传统单一时钟授时的基础上,利用卫星授时信号对内部高稳晶振进行校准,提高了同步精度。为验证该方案的可行性,选取频率计CNT-90及TimeView软件对同步模块进行测量,结果验证了这种方法满足同步精度要求,能够应用于空-地双基地雷达时间同步。     

电磁随钻测量的电激励模式的分析

本文提出一种电磁随钻测量的电激励模式的分析方法。这一方法可计算电磁随钻测量研究中的重要参数,如地面信号场强分布规律及其与工作频率的依赖关系,发射机构的输入阻抗等,从而为随钻测量系统的总体设计提供基本的依据。用这一方法对试验模型和现场试验进行的计算与试验结果很好符合。     

电磁导波能量压缩式脉冲激励方法研究

电磁导波检测技术因其非接触耦合特性而被广泛应用于各种类型金属管道的损伤检测,但较低的激发效率却导致电磁导波信号能量传递范围有限,限制了其在长管道和结构复杂管道方面的应用。为提高电磁导波换能效率,本文摒弃了脉冲发生器和功率放大器相组合的激励源结构,提出了一种以能量压缩原理为核心的脉冲激发方法,在空间和时间上压缩存储于电容中的能量来提高激发信号强度,并确定了脉冲形成回路参数的选取规则。实验证明该方法可以有效增加电磁导波激发信号幅值。     

机载单电磁矢量传感器时变信号参数估计算法

机载单电磁矢量传感器通常要处理参数随时间变化的信号,本文将基于压缩映射的投影逼近子空间更新(PASTd)算法与ESPRIT算法、矢量叉乘算法相结合应用于单电磁矢量传感器,该算法不需要特征值分解,不仅有效减小了计算量,而且能够追踪时变信号的波达方向和极化状态参数。仿真验证了算法的性能。     

8／6极开关磁阻电机两相励磁电磁转矩分析

为了准确掌握SR电机两相励磁状态下的电磁转矩情况,针对四相8／6极SR电机,采用准线性模型,从单相励磁运行时电磁转矩入手,将单相励磁转矩计算结果扩展至两相励磁运行状态。根据四相8／6极SR电机结构特点,在一个极矩下电磁转矩的变化过程中增加了两个过渡阶段,从而推导出两相励磁运行时电磁转矩的计算公式,绘制了单相与两相励磁转矩波形图,分析了两相励磁运行特点。最终从电磁转矩计算公式和转矩波形图上验证了两相励磁是SR电机提高转矩平稳性重要方法这一结论。     

浅层瞬变电磁法中全程瞬变场的畸变研究

浅层瞬变电磁法中,由于发射线圈为感性负载,实际激励信号是斜阶跃波,采用常规的后沿校正方法,探测时近地表仍然存在盲区,直接影响浅层探测的精度和分辨率.针对这一问题,研究了全程瞬变电磁场与斜阶跃波的关断时间与接收探头频率特性之间的关系,揭示了早期瞬变电磁场信号发生畸变和影响浅层瞬变电磁探测的根本原因,提出了当瞬变电磁测量系统在电流关断开始时刻记录全程瞬变响应和发射电流波形时,并且接收探头的位置和谐振频率已知,就可以通过数值计算方法从根本上剔除接收探头对早期瞬变信号的影响,从而实现浅层近地表探测,缩短探测盲区.通过对浙江舟山连岛工程的野外勘探数据进行数值剔除,验证算法的有效性.     

PLS的红外无损检测电磁激励的数学模型

主动式电磁激励红外无损检测中,电磁激励参数的选择是决定无损检测效果的重要因素之一.研究首先通过正交实验分析了激励功率、线圈总长、线圈等效直径、提离距离、激励时间等电磁激励参数对材料激励热效应的影响;基于偏最小二乘构建了各参数与材料激励热效应的数学模型,并分析了二者之间的关系;最后利用15组验证样本对模型进行了验证.研究结果表明;所构建数学模型的平均误差为9.79%,各激励参数中,提离距离对材料激励热效应的影响最大,其次分别为线圈总长、线圈等效直径、激励时间和激励功率.     

阵列辐射瞬态电磁脉冲能量合成特性研究

根据单元天线辐射瞬态电磁脉冲轴线能量传输特性的解析解,提出了阵列辐射瞬态电磁脉冲的点源近似模型,给出阵列辐射瞬态电磁脉冲高效合成特性的物理实质。并采用阵列瞬态电磁脉冲产生系统,对高效合成特性进行实验验证。实验结果和采用点源近似模型计算结果都很好地证明了阵列瞬态电磁脉冲的高效合成特性。     

机载天线隔离度仿真与分析

天线隔离度是机载电子系统实现电磁兼容预测的重要参数.根据反应积分原理,提出采用孤立天线远场方向图来替代实际环境中天线的办法,简化分析模型,在保证分析精度的基础上,提高计算效率,从而高效完成电大尺寸环境中天线隔离度的仿真分析.通过在自由空间情况下进行测试,验证了仿真结果的准确性.     

传输线网络瞬态响应灵敏度分析方法

针对传输线网络瞬态响应灵敏度分析问题,提出了一种采用快速傅里叶变换的灵敏度分析方法。方法从描述整个传输线网络特性的电路方程出发,将传输线网络瞬态响应灵敏度转化为求解传输线网络瞬态响应以及网络参数矩阵对电路参数的偏导数,实现了传输线网络任意节点瞬态响应对任意网络参数的灵敏度分析。该方法无需对耦合传输线进行解耦,能够分析任意类型传输线及任意负载。算例结果表明,方法正确有效。     

瞬态电磁脉冲能量传输特性的物理实质

根据矢量位方程,在均匀电流模型下,分别给出了圆形和方形单元天线轴线上电磁场分量的时域表达式以及能量密度的解析计算公式;用等腰梯形电脉冲给天线馈电,采用数值计算的方法分别绘出了圆形和方形天线轴线能量密度随距离的衰减曲线,瞬态电磁脉冲能量传输呈现三段式传输规律和慢衰减特性;通过对能量密度解析计算公式物理意义的讨论,给出了瞬态电磁脉冲慢衰减传输特性的物理实质解释;采用亚纳秒电子源给抛物面天线馈电,对抛物面天线轴线辐射电磁脉冲波形及能量作实验测试,实验测试结果与数值计算结果相符合。     

基于接地天线的超低频信号全向辐射方法

为了解决超低频无线电信号辐射效率极低的难题,采用接地天线辐射超低频信号。由于接地天线辐射具有方向特性,使用一副接地天线对在不同海域里的水下机动平台进行水下通信时,通信可靠性不能得到保证。因此,提出了接地天线全向辐射超低频信号的方法。该方法首先构建两副相互垂直的接地天线以组成天线阵,然后通过精确地控制组成天线阵的两副接地天线输入电流的相位差,使天线阵在水平各方向上辐射的合成电场均匀一致,从而实现了超低频信号全向辐射。该方法能显著提高超低频通信的可靠性,最适合超低频对水下通信和对水下机动平台通信。在目前众多的超低频发射天线设计方案中,采用该方法构建的天线阵尺寸最小,效率最高,且简单、易于实现全向辐射,这对于推广超低频无线电信号在其他领域的应用是具有重要意义。．