小波变换轮廓术测量精度影响因素的研究

对影响小波变换轮廓术测量精度的部分因素进行了研究。首先,为了考察光栅频率和入射角对测量精度的影响,获得合适的光栅频率和入射角,对不同光栅频率和入射角下的半圆形轮廓进行了研究;然后,为了研究不同的小波母函数对相位提取精度的影响,使用不同的小波母函数对半圆形轮廓进行小波变换,分析不同的小波母函数对半圆形轮廓测量精度的影响;最后,通过对钢板进行重建验证,研究发现了决定小波变换轮廓术测量精度的一些因素,重建钢板的厚度误差不超过 0.05 mm 。     

基于最小二乘法的光栅干涉传感细 分误差校正研究

针对纳米级分辨率光栅干涉传感中存在的细分误差问题,对光栅干涉传感的细分原理、传感信号中的噪声以及非线性误差等方面进行了研究。采用数字细分方式,对传感光电信号进行了数字滤波处理以降低噪声信号干扰,对传感信号中存在幅值波动、直流电平漂移以及相位非正交性等缺陷建立了非线性误差模型,并基于最小二乘原理提出了一种非线性误差修正方法;利用纳米二维定位平台对光栅干涉传感系统进行了测试。研究结果表明:在50 nm步距以及200 nm步距两组等位移量连续测量的测量列中,非线性误差修正后测量列的标准差较修正前均有显著的降低,说明光栅干涉传感信号经非线性误差修正处理后可以较明显地校正细分误差,提高细分精度。     

莫尔条纹信号相位误差补偿

为减小莫尔条纹信号不正交时的正切法细分误差,提出了一种可对任意相位滞后误差进行实时补偿的新算法.在分析了相位不正交对细分精度的影响后,通过对信号过零点的准确采样,计算出余弦信号相位滞后的角度值,进而确定了实际的相位计算公式.根据存在相位滞后信号的极性和幅值信息,对完整的短周期信号进行相位分段补偿,并分析了影响算法实现的各个因素.仿真实验表明,本算法可实现对相位滞后误差的实时补偿,有效降低信号相位不正交对细分精度的影响,使细分误差仅为未补偿误差的10%,极大地提高了莫尔条纹信号细分精度和位移检测精度.     

基于连续小波变换的瞬时频率提取在光电编码器速度测量中的应用（英文）

提出一种新的光电编码器速度测量方法,根据编码器角度测量误差信号中高频分量的渐进特性,通过对角度误差信号进行时频分析,提取编码器的旋转速度。利用功能强大的连续小波变换非平稳信号分析工具,提取角度误差分量的特征。基于连续小波变换,实现了一种称为迭代算法的小波脊提取方法,用于瞬时频率估计。实验结果表明,经过适当的时频分析处理后,角度误差的高频分量可以有效地用于光电编码器的速度测量。该方法能够有效减弱噪声和干扰对测量精度的影响。     

基于连续小波变换的瞬时频率提取在光电编码器速度测量中的应用

提出一种新的光电编码器速度测量方法,根据编码器角度测量误差信号中高频分量的渐进特性,通过对角度误差信号进行时频分析,提取编码器的旋转速度。利用功能强大的连续小波变换非平稳信号分析工具,提取角度误差分量的特征。基于连续小波变换,实现了一种称为迭代算法的小波脊提取方法,用于瞬时频率估计。实验结果表明,经过适当的时频分析处理后,角度误差的高频分量可以有效地用于光电编码器的速度测量。该方法能够有效减弱噪声和干扰对测量精度的影响。     

飞秒激光频域干涉测距相位信号分析与处理

针对飞秒激光测距频谱干涉条纹信号,分析了被测距离精度对于相位信息采集与处理要求,详细介绍了光谱分辨干涉测距的数据处理过程。根据测距信号干涉谱的数学关系,推导了被测距离求解公式。采用快速傅里叶变换和坐标旋转数字计算法进行光谱分辨干涉信号处理,经过时域信号的傅里叶变换、信号相位解包裹、加窗函数时域信号滤波等环节,分别对飞秒激光测距频谱干涉条纹信号中每个频率的相位值进行处理和变换。系统仿真中,离散频谱分析的幅值最大误差从36.3%降低到15.1%。经过比对实验,该法能实现飞秒激光测距信号有效处理。     

条纹投影三维形貌测量的变分模态分解相位提取

针对条纹投影三维形貌测量涉及的相位提取,提出了一种基于变分模态分解的单幅条纹投影相位提取方法。通过建立变分模态分解模型和极小化变分模态分解将单幅投影条纹图分解成背景部分、条纹部分和噪声部分。然后对得到条纹部分进行Hilbert变换和反正切变换得到包裹相位;对其进行质量导向相位解包裹和Zernike多项式去载频得到解包裹相位。将该方法与Fourier变换、连续小波变换进行了对比,结果显示:本文提出的相位提取方法相位误差为3.14×10-4,小于Fourier变换和连续小波变换方法对应的误差3.30×10-4和6.52×10-4。模拟和实验结果表明:本文提出的方法在处理具有边缘信息投影条纹图时具有优势,能够提取出更准确的相位信息,可有效地用于含边缘不连续和突起的三维物体测量。     

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     

莫尔条纹细分中相位误差的软件补偿方法

在实施莫尔条纹细分中,两路信号的相位误差将影响计量光栅的测量位移时的精度。本文从软件的角度详细论述了相位误差的补偿方法,并且通过理论分析与计算,说明利用该方法的补偿效果,进而证明该方法在实际应用中的可行性。     

基于振动信号精确主频求解实现发动机转速测量的研究北大核心CSCD

基于振动信号实现发动机转速测量的系统,关键在于如何从高噪声与谐波环境精确提取振动信号的主频。为此,设计了一种基于线性移动正弦拟合进行主频信号提取的方法,对传感器采集的振动信号首先使用快速傅里叶变换(FFT),获取粗估主频周期,然后利用粗估主频周期对信号进一步采用线性移动正弦拟合,并得到振动信号的逐点包裹相位与解包裹相位,最后利用首尾零点或极点的解包裹相位实现频率的精确求解。实验完成了对标准振动信号的测量,频率误差小于0.1%,实际测试表明:该方法在现场噪声背景较大的条件下,仍能保证转速的测量精度达到0.4%。     

基于CNCT的滚动轴承瞬时频率估计研究

针对滚动轴承升降速过程中非平稳信号的瞬时频率估计精度不足的问题,提出一种连续非线性调频小波变换的拟合方法来提高瞬时频率估计的精度。利用非线性调频小波变换产生良好能量聚集性的时-频分布,将仿真信号做时-频分布,然后再用峰值搜索在时频面上提取峰值,最后利用最小二乘法对瞬时频率进行拟合。MATLAB的实验结果表明,基于连续非线性调频小波变换的滚动轴承瞬时频率估计方法在低信噪比下可一定程度上提升信号瞬时频率估计的精度。     

应用复Morlet小波变换分析条纹图相位

针对在使用干涉、Moiré偏折等方法进行流场高速动态测量时条纹图中大量无效数据对计算结果的影响,提出了一种基于连续小波变换的条纹图相位分析方法.利用小波变换的瞬时条纹频率分析能力,选用复Morlet小波及合适的小波参数,使得条纹图的小波变换模极大值与其调制度系数成正比,将其作为加权最小二乘法相位展开算法的权值,保证了相位有效展开.使用曲线拟合进行小波变换脊定位,缩短了定位时间并消除了噪声干扰.仿真实验显示,使用该方法得到的分析结果与实际相位值的相对误差小于0.01％;内波流场测量实验显示,使用该方法进行条纹图分析,密度梯度测量精度达到了5×10-6g/cm4.结果表明,用该方法进行条纹图相位分析可以有效消除无效数据对结果的不利影响,相位展开有效可靠,分析结果精度高.     

基于构造绝对值三角函数的光栅信号细分

为了进一步提高光栅传感器的测量精度,需要对信号进行细分,但光栅莫尔信号的细分精度取决于信号的质量。本文利用归一化并结合CORDIC的方法补偿了直流、幅值、相位等误差,利用补偿后的信号构造绝对值三角函数,实现一个完整周期信号的16倍细分,并通过MATLAB进行了仿真,验证了该方法的可行性。     

磁场式时栅位移传感器信号处理新方法

为了提高磁场式时栅位移传感器的测量精度,分析了该时栅的测量原理。针对其测量过程中出现的激励信号源误差、合成行波非线性误差等问题,提出了信号处理的新方法。通过比较两路感应驻波信号的电压幅值,产生一路相位与时间量及被测位移量相关的方波信号,根据此方波的相位解算出被测位移量。基于该方法建立了数学模型,并进行了仿真分析。通过实验验证了该方法的可行性与有效性,证明该方法对磁场式时栅位移传感器输出信号的处理具有广泛的适用性。     

采用改进差分进化算法的四杆机构轨迹优化

为了降低轨迹生成四杆机构所产生的横向和纵向误差,提高四杆机构的运动精度。采用了改进差分进化误差函数法对平面四杆机构轨迹进行优化,实现横向和纵向误差值最小化。建立平面四杆机构直角坐标系,分析连杆运动的相关设计参数,构造优化目标函数,采用改进差分进化误差函数对四杆机构多目标变量进行优化。结合具体实例,采用MATLAB软件对优化的四杆机构参数进行仿真,并且与欧几里得距离误差函数方法进行对比。仿真结果显示:欧几里得距离误差函数方法所产生的横向和纵向误差最大值分别为1.6×10~(-3)m和2.4×10~(-3)m,而采用改进差分进化误差函数法所产生的横向和纵向误差最大值分别为1.0×10~(-3)m和1.4×10~(-3)m,横向和纵向误差分别减少了37.5%和41.7%。采用改进差分进化误差函数法优化平面四杆机构,可以提高四杆机构运动精度。     

采用联合变换相关的透镜中心偏差测量

基于双相位编码光学联合变换相关技术提出了一种测量透镜中心偏差的方法以确定偏差方向并提高测量精度。在经典联合变换相关原理基础之上,使用两个相位函数分别对参考图像和联合功率谱进行编码,并选用合适的滤波器消除旁瓣干扰,得到单个互相关峰的输出。利用该双相位编码后的联合变换相关技术探测不同目标图像相对于参考图像的位移矢量,并拟合圆。此拟合圆圆心到圆上点的矢量即为经自准直光学系统放大后的偏心矢量,从而同时确定了中心偏差的大小和方向。实验结果表明,通过双相位编码后的相关输出仅保留一个尖锐的相关峰,实现了位移矢量的亚像元探测;使用联合变换相关技术准确地测量了透镜的中心偏差,其测量结果的实验标准差为0.1μm,误差绝对值最大为0.3μm,满足一般透镜中心偏差测量的要求。     

基于小波变换的涡街流量计信号处理方法

涡街流量计有许多优点,应用比较广泛。但是,涡街流量计易于受到由管道振动和流场扰动引起的噪声干扰。涡待流量计中的处理电路不能保证仪表在工业现场的测量精度。本文研究基于小波变换的涡街流量计信号处理方法。本文介绍小波变换的基本原理和快速算法,分析小波滤波器的幅频特性,研究调整滤波器中心频率的方法,给出涡街信号的处理过程,进行仿真和实验测试。仿真和实验结果表明,小波变换能有效地减小了噪声影响,使频率测量的精度高,处理实时。小波变换是涡街流量计信号处理的一种新方法。     

基于遗传算法的信号识别技术

将遗传算法应用于识别气浮式动平衡测量装置准静态信号的参数 ,提出了二次磨光法的数据预处理方法。首先采用二次磨光法消除坏点并进行快速傅立叶变换以确定信号的频率成分 ,并设定各频率成分信号的幅值和初相位的取值范围 ,然后以实测信号与识别结果的差值定义适应度 ,最后经过基本遗传操作和迭代得出最优解。仿真结果和试验实例表明 ,提出的方法精度很高 ,幅值识别误差不超过 1% ,初相位误差小于 2° ,满足了实际工程需求。     

基于遗传算法的信号识别技术

将遗传算法应用于识别气浮式动平衡测量装置准静态信号的参数 ,提出了二次磨光法的数据预处理方法。首先采用二次磨光法消除坏点并进行快速傅利叶变换以确定信号的频率成分 ,并设定各频率成分信号的幅值和初相位的取值范围 ,然后以实测信号与识别结果的差值定义适应度 ,最后经过基本遗传操作和迭代得出最优解。仿真结果和试验实例表明 ,该方法精度很高 ,幅值识别误差不超过 1 %,初相位误差小于 2°,满足了实际工程需求。     

自混合干涉微位移传感器

有许多测量微位移的光干涉方法 ,然而难以实现结构紧凑、价格低的测量系统 ,因为这些传统干涉方法都需要许多光学元器件。提出用激光自混合干涉术测量微位移 ,分析和讨论了自混合干涉信号的产生和处理方法 ,用快速傅立叶变换(FFT)相位探测技术分析自混合干涉信号 ,可提高相位测量精度。提出的传感器可以用于亚微米级位移的测量和控制 ,并给出了 PZT位移的实验结果