基于MCSA的异步电机测速系统研究

在满足实时测速的前提下,直接对电机定子电流使用离散傅里叶变换,会带来频谱分辨率差、能量泄漏等问题,从而不能准确获取电机转速信息.为此,提出一种结合快速傅里叶变换、加窗函数、频谱细分和信号识别的综合算法.即将经过调理采样之后的信号加上布莱克曼窗或者凯塞窗,再对其进行复调制高分辨率的快速傅里叶变换,最后有效获取转子信号频率并求出电机速度.实验结果表明,本测速系统测量时间较短且具有较高的测量精度.     

高斯白噪声背景下时移相位差校正法的频率估计精度分析

推导了高斯白噪声背景下加任意对称窗函数截断的谐波信号用时移相位差校正法进行离散频谱校正时的归一化频率估计误差的统计公式;针对加矩形窗和加Hanning窗,通过与仿真模拟结果的对比分析验证了其正确性,并分析了在某些情况下产生偏离的原因;研究了谐波信号本身参数和校正方法选取的参数对估计误差的影响,并比较了加矩形窗和加Hanning窗时的估计误差。     

基于长程泄漏补偿的迭代插值FFT方法及应用

针对传统频域插值傅里叶变换参数估计精度低的问题,在分析频谱泄漏产生原理基础上,提出适用于多频信号的高精度频域迭代插值方法。该方法先利用传统插值法估算信号各频率参数,然后利用信号的估计参数值计算泄漏补偿因子,并用补偿因子重新计算信号各频率参数,最后通过多次迭代实现所需的计算精度。通过对方法的估计结果进行噪声干扰敏感性分析、参数变化对估计精度影响及对方法敏感性分析结果表明,在噪声干扰与长程泄漏明显情况下,所提方法仍具最好估计精度及稳定性,且收敛速度快,可作为改进信号参数估值精度的可选方法。对IC芯片封装中引线键合过程数据处理与分析结果表明,所提方法能较好抑制长程泄漏影响,提高参数估计精度。     

基于DTFT的一种低频振动信号相位差测量新方法

现有基于DFT频谱分析的相位差测量方法在测量低频振动信号的相位差时，精度明显下降，甚至无法测量，其主要原因之一是忽略了频谱中的负频率成分贡献。基于离散时问傅里叶变换（DTFT），提出了一种计及负频率影响的低频振动信号相位差测量方法，分别给出了加矩形窗和加汉宁窗对应的相位差计算公式。仿真及实测结果表明，在无噪声背景下，该方法具有很高的精度，误差接近双精度运算的下限；在噪声背景下，其测量精度仍高于传统的DFT频谱分析方法。提出的测量方案简单实用，特别适用于频率很低或接近奈奎斯特频率的振动信号的相位差测量。     

一种新颖的科氏流量计数字信号处理方法

利用矩形自卷积窗对谐波和白噪声的抑制作用,加窗进行短时傅里叶变换能很好的跟踪测量信号频率,而且加窗后的信号能直接用于滑动Goertzel算法测量相位差的特性,提出了一种新的科氏流量计信号处理方法.仿真结果表明整个信号处理算法的测量精度高,实时性好,便于系统实现.     

用加窗插值法抑制振动信号工频噪声

对广泛存在的工频噪声,采用加窗插值方法开展研究,以抑制振动信号的工频噪声。首先,对比分析矩形窗、汉宁窗和六项余弦窗三种典型窗函数的特征;其次,采用数值仿真方法分析窗函数对插值计算结果的影响,当工频噪声频谱与有用成分频谱的间距不同时应选用不同的窗函数;最后,将加窗插值法用于实测振动信号的工频噪声抑制,当振动信号加汉宁窗时工频噪声的插值计算结果最准确,工频噪声抑制效果最好。数值仿真和工程应用表明加窗插值法用于振动信号工频噪声抑制是有效的。     

基于稀疏表示的电力系统谐波信号频率分析

谐波污染对电力系统和电力设备产生严重的危害和影响,当电力信号中存在强大的噪声成分时,传统的快速傅里叶变换(fast fourier transform,FFT)无法准确提取出谐波成分。该文在信号稀疏表示理论的基础上,提出基于稀疏表示的电力系统谐波信号频率分析方法,并设计出谐波频率分析快速算法。通过Matlab仿真,结果表明该方法能准确提取谐波成分的频率,具有较强的抗噪能力。     

环境激励下基于改进经验小波变换的土木工程结构模态参数识别

针对经验小波变换(EWT)识别噪声信号模态参数时,由于傅里叶频谱易受噪声影响而频带划分不准确等问题,提出了一种基于Burg算法的自回归功率谱替代傅里叶频谱的信号频带划分技术,结合随机减量技术和基于Hilbert变换的单分量模态参数识别方法,提出了环境激励下基于改进经验小波变换的土木工程结构模态参数识别方法。典型模拟信号、美国土木工程师学会ASCE Benchmark数值模型以及台风激励下香港汀九斜拉桥的模态参数识别结果验证了方法的正确性、有效性和适用性。研究结果表明:基于自回归功率谱的信号频带划分技术,可更准确地估计信号频带边界,隔离噪声;基于改进EWT方法识别的结构模态参数更准确,精度高于基于小波变换的方法,且能有效地识别环境激励下实际土木工程结构的低阶自振频率和阻尼比。     

基于全相位FFT的油套环空中声速计算方法

油套环空中会产生各种噪声,使测得的接箍反射信号非常复杂,环隙中真实的声速则很难计算准确,可通过对原始接箍数据进行傅里叶变换的方法对声速进行估计,但是存在不可忽视的误差。全相位傅里叶变换是傅里叶变换的一种改进方法,能够获得更加准确的频率谱与相位谱。文章采用全相位快速傅里叶变换（all-phase Fast Fourier Transform,apFFT）得到原始接箍信号的频谱,然后通过该频谱进一步计算环隙声速,可得到更加准确的声速估计。通过对不同信噪比下的模拟接箍信号采用快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）和全相位快速傅里叶变换（apFFT）得到其频谱,可以验证apFFT具有很强的抑制频谱泄漏的能力,且抗噪性能比FFT更好。根据FFT谱和apFFT谱分别计算出声速并对比其精度,可以验证通过apFFT谱计算出的声速稳定性更好、精度更高。然后采用上述两种方法对不同深度井的实测接箍数据进行频谱分析与对比,验证了apFFT较之于FFT对谱峰位置的辨识能力更强,根据谱峰位置计算声速的准确性也将更高。     

一种基于相位匹配的高精度估计正弦信号频率新方法

为高效估计出正弦信号频率,从离散傅里叶变换定义式出发,总结出其本质是利用相位匹配原理使信号矢量序列求和最大.据此推导出任意频段的离散傅里叶变换计算方法,该方法可实现信号频率的高精度估计.推导出相应的变换矩阵,分析了该方法的各种特点,最后进行了仿真验证.     

含噪多频信号频率估计算法

为抑制多频信号中非待估计频率分量频谱泄漏对频率估计的影响,提出一种新的频率估计算法。利用快速傅里叶变换(FFT)算法对采样信号进行预处理,得到每个频率分量的频谱索引,从而得到各频率分量粗略的幅值和初相位估计值;采用频率搬移策略滤除多频信号中的非待估计频率分量,得到降频信号;对降频信号进行频谱分析,并经迭代计算得到各频率分量信号精确的频率、幅值和初相位估计值。在无噪声、不同信噪比等条件下进行了仿真实验,结果表明,所提算法具有良好的频率估计性能,有效抑制了多频信号中频谱泄漏的影响,提高了频率估计精度,优于现有优秀算法。     

小波变换在混凝土冲击回波检测中的应用

采用冲击回波法检测混凝土厚度或者缺陷时,采用传统快速傅里叶变换方法,由于傅里叶变换的时移性以及信号中包含表面波和结构模态振动使得特征频率的提取较为困难。要解决特征频率提取受到干扰的问题,该文提出一种小波变换结合傅里叶变换的信号处理方法。首先对回波信号进行小波变换,得到信号时频图和小波边际谱,其次将小波边际谱与傅里叶谱相乘,得到增强傅里叶谱。结果表明:信号时频图可以确定表面波和模态振动的频率范围和时间跨度,增强傅里叶谱不仅可保证频率分辨率,而且抑制由于傅里叶变换的时移性产生的多个波峰,使得特征频率在频谱中更为清晰和准确,是一种适用于冲击回波检测的信号处理方法。     

M周期分数傅里叶变换的光栅信号去噪方法

用矩阵方法离散地实现了任意M周期的分数傅里叶变换(FRFT),它可实现变换级次及周期的自由选择。根据相应的噪声频谱,选取适当的级次及周期,可使FRFT构造一个极窄的带阻滤波器,将其中心频率对准相应噪声的窄谱,便可滤除与理想信号频谱重叠部分的噪声分量,同时保持信号分量。在实验中,用矩阵方法实现的FRFT对所测光栅信号进行了去噪处理,并与传统的傅里叶与小波分析去噪方法进行了对比,结果表明,只要选取适当的级次和周期(α=0.545,Μ=5)就可获得理想的去噪效果。     

FFT相位误差分析及实用修正方法

本文在分析加窗信号的付氏变换基础上，探讨了由泄漏引起的相位误差，给出了ＦＦＴ相位误差分布规律的解析表达式，并且对典型情况作了深入的讨论。文中还介绍了一种基于窗频谱幅度比的ＦＦＴ相位修正技术，由实例计算知，在无噪声条件下，实际的相位估计与理论计算一致，因此它可应用于离散频率的振动和噪声信号相位的精确估计。     

时频分析法在锅炉承压管线泄漏检测中的应用研究

准确检测锅炉承压管线泄漏是保障锅炉安全运行的关键技术,音频分析法是检测承压管线泄漏故障的主要手段,提出一种基于联合时频分析(Joint Time-Frequency Analysis, JTFA)研究锅炉背景声和承压管线泄漏声的时频特征,判定泄漏故障的方法。设计了由前置放大、程控滤波、增益补偿处理的双通道音频信号采集电路;采用快速傅里叶变换获取信号广义谱特征,采用程控滤波对采集信号加动态频率窗,再采用短时傅里叶变换对采集信号时间加窗,多角度分析信号的时频特征,以判定承压管线运行是否存在泄漏故障。相比于传统的RC滤波加快速傅里叶变换分析方法,这种动态加双窗的时频分析法能够提高泄漏信号采集的灵敏度和泄漏故障判定的准确性。     

离散频谱分析比值校正法幅值和相位的抗噪性分析

谐波信号离散频谱分析的比值校正法(内插法)在无噪声时是一种准确的校正方法,只存在计算时的舍入误差,但在包含噪声尤其信噪比较低时,校正精度会有所下降,甚至误差很大.研究了比值校正法的幅值与相位加不同的窗函数及加性高斯白噪声时的统计方差公式,并通过不同信噪比下的仿真验证了其准确性.建议避免在归一化频率误差较低的情况下使用加矩形窗的比值校正法来校正相位.     

基于多分辨分析的时频分析

短时傅里叶变换由于采用固定宽度的时域窗，在缓变与瞬变信号共存的宽频带信号分析中，其时间与频率分辨力矛盾突出。采用Mallat算法的小波变换能够将信号正交分解成多尺度的信号分量，然而所提供的时频信息不很直观，难以识别其时频谱。通过对短时傅里叶变换和小波变换在时频分析中的优缺点分析，发现两者具有互补性。因此本文提出基于多分辨分析的短时傅里叶变换（取名为WAVSTFT），即采用Mallat算法将信号分解成多个尺度信号分量，再对各分量分别做与其尺度相适应的短时傅里叶变换，最后把得到的各时频谱在同一个不相平面上叠加，从而得到信号的总体时频构造。经理论分析与实例验证，该方法有效可行，为工程测试中的时频分析提供了一种有效的手段。     

相减策略的含噪多频实信号频率估计算法EI北大核心CSCD

为抑制频谱泄漏对多频实信号频率估计的影响,提出一种新的频率估计算法。利用FFT法和相减策略对采样信号进行处理,逐步得到各分量的频谱最大值索引,以及各分量频谱偏移量和复幅值粗略值;构造包含所有非待估计频率分量的参考信号,利用相减策略从采样信号中减去参考信号,得到待估计的单频复信号,并对其频谱进行两点插值计算,得到该分量较精确的频谱偏移量和复幅值;然后,通过相减策略和频谱分析,逐步得到所有分量较精确的频谱偏移量和复幅值;通过迭代计算得到各分量精确的频率估计值。同时,可得到各分量精确的幅值和初相位。在无噪声、不同频率间隔等条件下进行了频率仿真试验。结果表明:所提算法有效抑制了频谱泄漏的影响,提高了多频实信号的频率估计精度,频率估计值的均方误差比其他优秀算法更靠近克拉美罗下限。     

基于FFT算法的轧钢机振动故障诊断系统

大型机械设备的正常运行的重要性逐渐被大家所认识,基于FFT频谱分析与频谱图显示的原理对轧钢机的振动信号分析,FFT是计算离散傅里叶变换的一种重要的计算公式,频域分析的编程中以FFT算法为基础,在对时域波形进行采样后,经过FFT处理离散数据,最终得到相关量的频谱图,经过频谱分析后,提出机械零部件出现故障时的信号特征,并成功诊断故障所在。     

基于改进FFT的合并单元检测方法研究

采用传统快速傅里叶变换作为合并单元计量性能检测装置的信号分析算法时,由于存在频谱泄漏问题,比差和角差易超出0.05级检测装置的精度要求。对此,提出了基于加Nuttall窗的插值快速傅里叶变换法,在PSPICE平台上对改进算法和传统算法进行含谐波信号的仿真分析和比较,结果表明,改进算法的信号分析精度较高,更适合用于合并单元计量性能校验。最后搭建实测平台进行了校准试验,测试数据表明检测装置的误差能满足0.05级精度要求,验证了本文方法的可行性。