减小离散误差的时频峰值滤波算法

提出减少时频峰值滤波分段点处阶跃误差的改进方法.经过研究时频峰值滤波在频率调制和时频平面峰值滤波时产生的离散误差以及尺度变换方式,发现分段点处阶跃误差与离散傅里叶变换的长度成反比,且与零点在尺度变换后产生的不确定值有关.提出基于定零点尺度变换的时频峰值滤波,在信号尺度变换时将零点变换到瞬时频率区间上的固定值,使各段时频峰值滤波零点偏移量一致,从而消除分段点处的阶跃误差.仿真实验和实际地震信号时频峰值滤波处理结果表明,改进的时频峰值滤波算法能够有效消减随机噪声,减少分段滤波在分段处的阶跃.     

迭代广义短时Fourier变换在行星齿轮箱故障诊断中的应用

短时Fourier变换(STFT)在分析非平稳信号的过程中,受调制系数的影响,时频分布图中的能量扩散至主导频率的周围,降低了时频分布的可读性.运用STFT分析瞬时频率缓变或恒定的信号时,调制系数的影响较小甚至可以忽略不计,而得到能量聚集程度很高的时频分布.根据这一特点,提出了迭代广义短时Fourier变换(IG-STFT),该方法有效改善了时频图的可读性.首先运用迭代广义解调分离出频率恒定的单分量成分,然后运用STFT分析信号的时频分布,最后依据STFT的分析结果和相位函数得到原信号的时频分布.通过行星齿轮箱仿真信号和实验信号分析,验证了该方法在分析非平稳信号中的有效性,准确诊断了齿轮故障.      

带变量核的高阶线性傅里叶变换的降维处理

高阶线性傅里叶变换需要映射到高维相空间中进行矢量运算和向量特征分析,对带变量核的高阶线性傅里叶变换进行降维处理,可以降低信号降噪、信号时频分析等数学运算过程的复杂度。提出一种基于K-L变换的带变量核的高阶线性傅里叶变换降维方法,通过数学推理和数值仿真实验进行了算法的设计和性能验证,研究得出,采用该方法能降低运算复杂度,对测试函数集进行高阶线性傅里叶变换的降维处理的收敛性较好,在时频分析和信号处理等数学应用领域中具有较好的前景和价值。     

基于集合经验模式分解和交叉能量算子的滚动轴承故障诊断

振动信号的周期性冲击及其重复频率是滚动轴承故障诊断的关键.本文提出了一种基于集合经验模式分解和交叉能量算子提取滚动轴承故障特征的方法.首先,应用集合经验模式分解方法将振动信号分解为本征模式函数以满足交叉能量算子对信号单分量的要求.然后根据相关程度和峭度从本征模式函数中选取敏感分量,计算敏感分量和原始信号的瞬时交叉能量及其傅里叶频谱.最后根据交叉能量的频谱结构和特征频率识别轴承故障.通过分析滚动轴承故障仿真信号和实验测试信号,诊断了滚动轴承元件故障,验证了该方法的有效性.     

冲击信号的频谱分析

通过对轧机的冲击信号特征频率进行分析,比较了几种常用频谱(或时频)分析方法(傅立叶变换、短时傅立叶及小波分析)在此类分析中的适用性及各自的特点,得出短时傅立叶在轧机冲击信号特征频率估计中占有一定的优势。     

EH-4在堤坝渗漏探测中的应用

EH-4连续电导率成像系统是新一代数字化的电磁法仪器。分析了EH-4观测信号经离散傅里叶变换后,不同频率时长的傅立叶变换不可避免地产生信号频谱泄露。在分析和理解窗口函数特点及其作用的基础上,结合堤坝渗漏探测中对信号的分析与处理,确定了堤坝渗漏的空间位置,为帷幕灌浆提供了科学依据。     

广义二阶流体的脉冲泊肃叶流动分析

讨论了广义二阶流体的脉冲泊肃叶流动,引入黎曼-刘维尔分数阶微分建立本构方程,结合不可压缩流体时间分数阶动量方程,得到控制方程.利用傅里叶正弦变换和分数阶拉普拉斯变换,获得流体速度解析解.利用Stehfest算法对结果进行数值模拟,通过图像讨论了分数阶参数以及延迟时间对流动的影响.结果表明速度过冲现象主要取决于动量方程的时间分数阶参数.      

基于小波包分析的AOD炉喷溅预报特征信息提取

研究了用小波包分析方法从炉口音频信号中提取AOD炉喷溅预报特征信息的方法。采用db10（小波基函数）小波对喷溅发生前的特征信号进行4层小波包分解,结合快速傅里叶变换法及小波尺度谱进行时频特征分析,并研究了其各频带分解信号的能量比例特点。结果表明,喷溅前40s信号的主频值较正常信号有明显降低,0~312Hz与312~625Hz频段信号能量值比例变化显著。而且低频重构信号可以极好地滤除多种现场干扰,说明该时频特征可以作为准确预报喷溅的特征向量。最后,通过实验确定了8个特征向量值并分别与喷溅或正常信号的特征向量进行相关性比较,验证得出相关度0.95可作为喷溅预报的判定阈值。从而实现了喷溅预报特征信号的准确提取并可转化为计算机容易识别的数值特征。     

轧辊偏心补偿控制系统研究

针对轧辊偏心问题,提出了采用相干时间平均算法进行信号的预处理,以减少或消除随机噪声,提高信噪比;采用快速傅里叶变换方法,对其进行进一步分析处理,得出偏心信号中所含各次正弦波的幅值、频率和相角,从而确定轧辊偏心信号的参数模型;以此为依据,控制轧机的压下系统,实现对轧辊偏心的有效补偿.     

EH4高频大地电磁测深数据的时频分析

介绍了EH4高频大地电磁测深原理,以及希尔伯特-黄变换（HHT）的时频分析原理。应用HHT分析了大地电磁信号的时频分布特征。基于matlab平台,编制了EH4时间序列读取及信号分析程序。结果表明,希尔伯特-黄变换是分析EH4非高斯、非平稳信号的有效方法。     

振动测试基础上的风机动平衡实例

利用便携式振动测试分析仪,测量烧结风机转子振动信号,通过频谱分析法分析风机转子不平衡故障特征,结合风机类旋转机械转子不平衡故障振动信号的时域、频域谱特征,进一步明确风机不平衡故障的时频特征,并通过现场动平衡方法以减小风机不平衡振动。     

基于经验模态分解方法的拉曼光谱信号处理研究

经验模态分解(EMD)方法是一个以信号内在物理频率成分为对象的自适应时频分析方法,而常见的非平稳信号分析方法,比如小波分析,它需要选择小波基,不同小波基的分析结果不同;拉曼光谱信号是典型的非线性和非平稳信号,EMD方法充分地保留了信号本身的非线性和非平稳的特征,适应于拉曼光谱信号的分析。实验在自行研制的拉曼光谱测试平台上获得了原始的拉曼光谱信号,并通过经验模态分解将信号分解成不同频率的10个本征模式分量,信号能量集中在750cm^-1和1500cm^-1左右,最后进行了频率成分分析和去噪处理,并和小波分析方法进行了对比,验证了EMD方法的有效性和实用性,该方法在拉曼光谱信号分析中有较好的应用前景。     

吹氩连铸结晶器液面波动行为的时频分析

时频分析是一种研究波动信号特征、揭示波动现象内在机理的有效方法。将时频分析方法应用于吹氩连铸结晶器内的液面波动特性研究,采用水模型试验获取液面波动数据进行时频分析,研究吹氩量、拉速、水口浸入深度和结晶器宽度等工艺参数对液面波动行为的影响,探究液面波动的内在机理。结果表明,振幅较高的频率集中在0～2.5 Hz,其中振幅最大的主频率位于0.1 Hz附近,此外1.5 Hz和2.5 Hz处也存在较高的峰值;通过时域分析发现,增大吹氩量和拉速、或减小水口浸入深度和结晶器宽度将加剧液面波动;通过频域分析发现,拉速、水口浸入深度、结晶器宽度与液面波动主频率有较强的关联性,说明三者均与液面波动的主要振动源高度相关。     

吹氩连铸结晶器液面波动行为的时频分析

时频分析是一种研究波动信号特征、揭示波动现象内在机理的有效方法。将时频分析方法应用于吹氩连铸结晶器内的液面波动特性研究,采用水模型试验获取液面波动数据进行时频分析,研究吹氩量、拉速、水口浸入深度和结晶器宽度等工艺参数对液面波动行为的影响,探究液面波动的内在机理。结果表明,振幅较高的频率集中在0~2.5 Hz,其中振幅最大的主频率位于0.1 Hz附近,此外1.5 Hz和2.5 Hz处也存在较高的峰值;通过时域分析发现,增大吹氩量和拉速、或减小水口浸入深度和结晶器宽度将加剧液面波动;通过频域分析发现,拉速、水口浸入深度、结晶器宽度与液面波动主频率有较强的关联性,说明三者均与液面波动的主要振动源高度相关。     

Selective discrete Fourier transform algorithm for time-frequency analysis: method and application on simulated and cardiovascular signals

The Selective Discrete Fourier transform (DFT) Algorithm [SDA] method for the calculation and display of time-frequency distribution has been developed and validated. For each time and frequency, the algorithm selects the shortest required trace length and calculates the corresponding spectral component by means of DFT. This approach can be extended to any cardiovascular related signal and provides time-dependent power spectra which are intuitively easy to consider, due to their close relation to the classical spectral analysis approach. The optimal parameters of the SDA for cardiovascular-like signals were chosen. The SDA perform standard spectral analysis on stationary simulated signals as well as reliably detect abrupt changes in the frequency content of nonstationary signals. The SDA applied during a stimulated respiration experiment, accurately detected the changes in the frequency location and amplitude of the respiratory peak in the heart rate (HR) spectrum. It also detected and quantified the expected increase in vagal tone during vagal stimuli. Furthermore, the HR time-dependent power spectrum displayed the increase in sympathetic activity and the vagal withdrawal on standing. Such transient changes in HR control would have been smeared out by standard heart rate variability (HRV), which requires consideration of long trace lengths. The SDA provides a reliable tool for the evaluation and quantification of the control exerted by the Central Nervous System, during clinical and experimental procedures resulting in nonstationary signals.     

基于小波变换的爆破振动信号分解与重构

针对非平稳爆破振动信号采用Fourier变换只能在时域或频域变换的问题,提出将时间和频率结合起来分析非平稳信号的方法--小波分析法.利用小波分析法对同一爆破振动信号采用不同小波基进行分析,说明了差异性.并通过不同的小波基对实测的爆破振动信号的分解与重构,以重构误差的大小确定最优小波基.     

Measurement of walking endurance and walking velocity with questionnaire: validation of the walking impairment questionnaire in men and women with peripheral arterial disease

This paper presents an application of the continuous wavelet transform (CWT) in the analysis of electrogastrographic (EGG) signals. Due to the nonstationary nature of EGG signals, the CWT method, which uses multiresolution scaled windows, gives a better time-frequency resolution than the short-time Fourier transform, which uses a fixed window. Spike activity due to gastric contraction was investigated through experiments on dogs. During spike activity we observed an increase in magnitude of the slow wave and the appearance of a low frequency component with half the frequency of the slow wave. Studies of the EGG signals from the small intestine are also presented to investigate the hypothesis that its slow wave might be confounded with spike activity in the stomach due to the similarity of their frequency ranges.