基于调制随机共振的微弱信号检测研究

在工程信号处理过程中信号常超出随机共振绝热近似或线性响应理论的小参数要求而成为大参数信号。论文深入探讨非线性双稳系统随机共振发生机理和条件要求,将频率调制技术与随机共振理论相结合,提出用调制随机共振的方法实现随机共振理论在工程信号检测中的应用,进行了数值仿真分析证明其有效性,并将该方法应用于轴承内圈点蚀故障的检测     

基于SSA和随机共振的旋转机械微弱信号提取

针对旋转机械早期故障信号微弱,富含大量噪声的问题,提出麻雀优化算法(SSA)和随机共振(SR)相结合的微弱信号提取方法.首先,对大参数信号进行变尺度处理,使其满足SR的要求;其次,以信噪比作为目标函数,运用SSA算法优化SR模型的结构参数,利用系统的SR实现微弱信号信噪比的提高;最后,通过仿真信号验证所提出方法的有效性...     

微弱电信号检测方法回顾

系统分析了微弱电信号检测的理论和技术,着重讨论了强噪声背景下微弱电信号现有检测方法的优缺点及应用.以线性和非线性为主线,将线性分析法按时域(相关检测法、锁定放大、取样积分、数字式平均、时域平均)、频域(功率谱法)以及时频域(小波变换谱分析、分数谱分析)检测方法进行梳理归类,而对于非线性分析法主要分析了高阶谱、神经网络、支持向量机、经验模式分解、混沌理论、差分振子以及随机共振方法.最后认为,多种理论与技术的结合以及借助软件技术,如LabVIEW,是弱信号检测的发展趋势.     

正弦函数基原子库微弱被动鱼声信号的稀疏检测

为实现海洋环境中微弱被动鱼声信号的检测,针对单频正弦信号稀疏分解用于微弱信号检测的局限性,采用正弦函数基拟合被动鱼声信号,构建不同幅值、频率和初相位的正弦波信号作为过完备原子库,通过稀疏分解,检测出淹没在强噪声环境中的微弱正弦信号的幅度、频率和初相位参数,从而恢复出待检测的被动鱼声信号。实验表明:该项技术在-40 d B条件下可以实现任意形式的鱼声信号检测。     

时频分布的弱信号检测技术的研究及其应用

双线性时间-频率变换在时间域与频率域都具有较高的分辨率,有利于复杂背景条件下微弱瞬时信号的探测。研究发现,频谱图的分辨率较低,W igner-V ille分布存在很强的交叉项,不适合瞬时信号的检测。Cho i-W illiam s分布存在频率混叠及信息丢失现象,检测效果也不理想。提出了一种无混叠时频分布,能够避免CW D中的信息丢失,有效抑制交叉项,而且具有较高的分辨率。通过数字仿真与齿轮箱故障检测实例,证明新的时频分布能够有效检测复杂信号中的瞬时分量。     

自适应二阶双稳态随机共振的微弱特征增强检测方法研究

针对大型机械设备运行环境恶劣故障特征难以提取的问题,提出一种自适应二阶双稳态随机共振方法。首先系统输出信号的信噪比作为蚁群算法的自适应度函数,然后采用蚁群算法优化二阶随机共振系统的参数和阻尼因子,再利用优化得到的最佳参数设置二阶随机共振系统,最后实现微弱故障特征的增强与提取。数值仿真分析表明:该方法可以有效地提取淹没在强噪声背景下的微弱正弦信号;而且深沟球轴承滚动体故障实验结果证明提出的方法能有效增强与提取滚动体故障特征频率。仿真与实验对比结果表明:提出的方法优于传统随机共振方法,归功于该方法不仅能够利用蚁群算法并行选择和优化随机共振系统参数,而且克服传统随机共振方法对高通滤波器的依赖。     

基于遗传算法的涡街信号随机共振检测方法

涡街流量计在工业现场工作时,输出信号易叠加噪声,尤其在小流量测量时,涡街信号易被现场噪声淹没,导致测量受限.针对涡街信号处理,提出一种基于遗传算法的双调制随机共振方法.该方法对输入信号进行频率和幅值双调制后进入非线性双稳系统,以系统输出信号的信噪比为适应度函数,通过二进制编码,将调制频率和幅值组合成一个二进制字符串,同...     

海洋噪声背景下基于随机共振方法的波束形成

为了改善低信噪比下波束形成的性能,从双稳态随机共振模型出发,提出了利用频率尺度变换,将随机共振和波束形成结合起来的算法。给出了双稳态模型参数的估计方法、数值仿真和应用于海洋噪声背景下波束形成的实验结果。由实验结果可见,随机共振确实改善了波束形成器输入数据的质量,从而提高了波束形成的性能以及信噪比。     

基于Langevin型随机共振的水中目标线谱检测

将Langevin型双稳态随机共振系统应用于水声时变线谱信号的检测，提出了设计水声线谱检测系统可以利用的外在参数。在水听器端建立了时变线谱模型，考查了随机共振系统对水声环境的适应能力。实验发现在信噪比变化、声压起伏、线谱漂移等情况下，系统都能较好的工作，为水声领域新型线谱检测系统的设计提供了依据。     

基于混沌弱信号检测的轧机故障诊断研究

为检测强噪声背景下轧机的转子和齿轮故障,给出了一种Duffing方程检测微弱信号的算法.设计加入待检信号后的混沌振子方程,检测出转子发生早期碰摩以及齿轮偏心和单齿缺陷故障.故障诊断实验可以证明利用Duffing振子的间歇混沌现象对强噪声背景中轧机故障的微弱特征信号进行检测的有效性,与相关函数法比较,证明此方法的优越性.     

随机共振用于非周期信号处理的仿真

介绍了双稳系统及其数学模型,给出了该系统应用于非周期信号处理的应用模型,进行了仿真实验并给出了实验结果。在此基础上,对非周期随机共振信号处理的物理机制进行了分析。结果表明,非周期随机共振信号处理与传统的周期随机共振信号处理的机制类似,也是信号、噪声和双稳系统共同作用的结果。     

Test signal for calibrating meters of linearly varying voltage parameters

Measurement Techniques -     

最大Lyapunov特性指数在微弱信号检测中的应用

利用Duffing振子的运动状态来判断微弱信号的存在是一种常用的方法,通常此方法没有明确的门限。由于最大Lyapunov特性指数是指示动力学系统是否处于混沌状态的重要参数,所以将最大Lyapunov特性指数作为混沌判据引入基于Duffing振子的微弱信号检测中。利用最大Lyapunov特性指数指示Duffing振子所处的状态,如果最大Lyapunov特性指数大于1,测说明系统处于混沌状态,反之则处于周期状态,从而为此方法提供了更为直观的判断依据。仿真结果表明,采用最大Lyapunov指数作为判断依据可以更准确的判断微弱信号的存在,进而说明此方法的可行性。     

基于二维互补随机共振的轴承故障诊断方法研究

一维随机共振(One-Dimensional Stochastic Resonance,1DSR)被广泛用于轴承故障诊断中。针对传统1DSR对微弱信号的检测效果不够理想,输出信号噪声大,不能准确获得轴承故障特征频率(Fault Characteristic Frequency,FCF)等问题,提出一种新的二维互补随机共振(Two-Dimensional Complementary Stochastic Resonance,2DCSR)方法并应用于轴承故障诊断。将采集到的轴承故障信号根据共振带位置进行带通滤波并解调,随后将解调信号对半分成两个子信号并输入2DCSR的两个输入端,利用输出信号的加权功率谱峭度(WPSK)指标对2DCSR系统参数进行自适应调节优化,得到最优的滤波输出信号及频谱,以识别轴承FCF并诊断轴承故障类型。数值仿真及实验结果表明,提出的方法可以有效地增强轴承FCF并提高轴承故障诊断效果。     

弱目标检测与定位的空时谱积分方法

研究了一种基于空时谱积分最大化的弱目标检测与距离估计技术。对常规波束形成输出在各频率和方位处的信号功率进行长时间的非相干积累,根据长时间空时谱积分的极大值来确定目标的空间位置,并且对频率-方位谱采用三次样条内插以提高定位精度。由于增大了积分时间,大大提高了对弱目标的检测能力,并且不需要细致的环境参数,提高了测距定位的稳健性。数值分析验证了在低信噪比下,检测和定位性能的提高,并给出了测距误差分析。     

微弱信号检测在电流测量中的研究与仿真

准确度和稳定性是光学电流互感器（OCT）的主要性能指标,但现有的OCT所测得的光电信号会受到外部干扰和内部元器件的固有噪声等影响,其主要是光电探测系统中的噪声,严重时反跌电流信息的微弱光电信号将淹没在强噪声背景中,降低了光学电流互感器的测量精度。针对该问题,本文通过Labview平台仿真了数字式锁定放大器在光学电流互感器中的微弱信号检测,并分析了仿真结果。     

基于频率控制的自适应随机共振系统研究

研究双稳Duffing系统随机共振产生机理,针对不满足绝热近似条件的大参数信号,提出基于频率控制自适应随机共振微弱信号检测系统,实现对未知大频率微弱信号检测。仿真结果表明,该系统能实现大频率信号随机共振,较传统随机共振系统精度及系统输出信噪比均极大提高,并能扩展其在微弱信号检测领域的应用。     

新SH-COS混沌弱信号检测系统设计

将混沌理论应用于弱信号检测,设计了一种由三维混沌和余弦函数合成的全新的混沌弱信号检测系统——SH-COS系统,并对其进行了动力学特性的理论分析,用Matlab及Muhisim进行了电路仿真分析.与目前广泛探讨的Duffing混沌弱信号检测系统以及锁相放大器的性能相比,新设计的混沌弱信号检测系统抗噪性能强、检测精度高,而且具有信号检测的广域多样性,弥补了检测系统混沌与大周期状态难以区分、大周期状态不稳定等不足.新系统输出的大周期态具有收敛性,仿真对比结果验证了设计方法的正确性,进一步改善了混沌系统的弱信号检测性能,使定量检测成为可能,因而更适合应用于实际工程领域.     

Oxygen interaction with CdS based gas sensors by varying different preparation parameters

The interaction of oxygen gas atmosphere with CdS films prepared by spray pyrolysis is studied. Spray time and deposition temperature are taken as variable parameters. The prepared film structure is characterized by XRD to elucidate the film crystallinity nature and size. Both thickness and crystallite size of the CdS films decrease as the deposition temperature increases from 340 to 490 °C at constant deposition time. The opposite trend was observed when the films are deposited at different deposition times and constant deposition temperature. The films are exposed to different concentrations of oxygen and the thinner CdS films show higher sensitivity and a shorter response time than the thicker films. The results obtained are promising to use the prepared films for detecting oxygen.     

基于Duffing振子的BPSK载波信号检测方法研究

针对低压配电网具有噪声干扰强、信号衰减大等问题,提出了用Duffing振子来检测BPSK载波信号的新方法.Duffing振子对微弱信号敏感,信号的不同相位将引起系统在混沌态与大尺度周期态之间的相变,该方法就是利用载波信号的相位引起的Duffing振子的相变,通过对该相变的判别来检测载波信号的相位信息.同时还分析了Duf...