基于混沌理论的微弱信号检测及自跟踪扫频电路实现

为解决工程实际中因待测信号常常被淹没在噪声背景中而传统信号检测方法难以检测等问题,将基于混沌理论的非线性信号检测技术应用到实际工程故障诊断中,开展了基于Duffing振子的微弱信号检测原理的分析,建立了混沌振子与微弱信号检测之间的关系,提出了基于Duffing振子的微弱信号检测方法,利用混沌系统相变对周期小信号的敏感性和对噪声具有免疫力的特点,设计制作了基于Duffing振子的微弱信号检测电路;对微弱信号检测的自适应进行了研究,利用AVR单片机及AD9850等芯片实现了信号检测电路的自动跟踪扫频功能,最后开展了该信号检测电路对不同频率微弱信号的检测试验。研究结果表明,用该电路可以实现在工程中常见的噪声背景下的中、低频率微弱周期信号的检测。     

基于混沌理论的滚动轴承故障信号检测

针对滚动轴承早期故障信号十分微弱的问题,提出采用Duffing混沌振子对故障微弱信号进行检测的方法。对Duffing方程进行改进,实现对任意频率微弱信号的检测。分析微弱周期信号相位角对检测系统的影响,提出采用多相位混沌振子阵列来消除微弱周期信号相位角对检测系统的影响。通过仿真实验,确定检测系统由3个混沌振子构成。使用该检测系统成功检测出轴承外圈故障微弱信号,相比传统的混沌振子检测系统,缩小了检测盲区,提高了检测信噪比。     

基于时频分析的移频轨道交通信号检测方法

针对传统方法对交通信号检测时,由于未能提取交通信号的时频特征,导致信号检测时存在检测精度低、检测误差大和噪声频率不稳定等问题,提出基于时频分析的移频轨道交通信号检测方法。首先利用时频分析法对移频轨道交通信号的时频特征进行提取;再基于提取的信号时频特征,利用信号的概率密度函数获取交通信号的信号双谱;最后利用卷积神经网络分类处理有双谱的交通信号,实现信号检测。实验结果表明,该方法检测信号时,检测精度高、检测误差小,以及噪声频率稳定。     

湮没在混沌噪声背景下方波信号的检测方法

混沌信号背景下弱方波信号的检测在混沌信号工程应用中是备受关注的问题之一,当方波信号完全湮没在混沌信号中且方波频率在混沌信号频带内时,直接应用常规时频分析方法无法检测方波信号.文中提出了基于改进的经验模式分解法(EMMD)实现对方波信号的检测方法.仿真实验表明,该检测方法对方波信号检测有效可行.     

科氏质量流量计信号分析与处理

对科氏质量流量计输出信号进行频谱分析,证实传感器的输出信号中不仅存在固有频率和白噪声,而且存在固有频率的倍频信号。目前信号检测多数采用模拟电路对信号进行滤波和过零点进行检测,将传感器输出的两路正弦信号转换为两路方波信号,利用两路方波信号的上升沿或者下降沿触发计数电路,进而得到两路信号的相位差和频率信息。利用数学工具对这种检测方法进行仿真计算,验证传感器倍频信号对测量结果的影响,因此提出一种数字滤波和检测方法。仿真和实验结果均表明,在信号分析基础上提出的检测方法,有效保证了科氏质量流量计的测量精度。     

超声相控阵检测回波信号相位偏差校正技术研究(英文)

近年来,超声相控阵技术广泛应用于工业无损检测领域。在检测过程中,检测材料和检测系统等方面的扰动因素会造成超声检测回波信号明显的相位偏差,影响检测效果。本文分析研究了造成检测信号产生相位偏差的原因以及对检测效果造成的影响,提出采用信号互协方差分析法实现检测回波信号相位偏差校正。实验结果表明,该方法可有效校正各通道回波信号的相位偏差,提高检测精度。     

机械振动微弱慢频变信号的混沌振子检测

机械振动微弱信号的检测与识别有利于早期故障的检测与诊断。用Duffing混沌振子检测微弱振动信号具有明显的优势。提出了用混沌振子检测慢变频微弱振动信号的方法。在给出Duffing混沌振子对微弱信号检测的基本原理后，根据慢频变信号的特征，对信号进行了周期离散，提出了对暂态信号进行时域延拓的方法，分析了可行性。提出了幅频联调方法，设计了检测原理，并给出了实现步骤。结合所提出的两种方法，对带噪声的频变微弱振动信号进行了检测分析。仿真结果和实际采集信号分析结果支持了所提出方法的适用性。     

基于谱减法和短时能量的声音端点检测方法

基于声音信号特征判定复合材料是否脱层的研究中,为避免噪声对判定的干扰,需要对声音信号进行端点检测。提出一种将改进的谱减法和短时能量相结合的方法,利用谱减法对带噪语音信号进行增强处理,再基于短时平均能量进行单参数双门限的检测方法,实现了声音信号端点的检测。实验结果表明,此方法能快速有效的检测到声音信号的起止点。     

基于LabVIEW的随机共振高频微弱信号检测系统

针对经典随机共振方法对高频微弱信号检测失效的难题,提出一种调参随机共振检测高频微弱信号的方法,并以LabVIEW和Matlab为开发平台,利用调参随机共振方法构建了检测无线电高频微弱信号系统。该检测系统能够根据待测信号的特征,通过调节系统参数诱发系统发生随机共振,从而实现对高频信号的检测。最后对实际中无线电含噪信号进行检测,实验结果表明,该系统人机界面友好,能够有效地检测出强噪声背景下的高频微弱信号,具有良好的可操作性和现实意义。     

基于虚拟仪器的微弱信号检测处理技术研究

本文针对检测大气中有害气体浓度的热点问题,提出了运用相关检测技术对微弱气体浓度信号进行检测,通过可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术对大气中的有害气体浓度信号进行初步采集,然后对采集到的信号进行除噪处理.通过理论的分析与证明,相关检测技术可有效的分析出被测信号中的有用信号,而且可以在噪声功率大于有用信号功率的情况下对有用信号进行有效识别.为了进一步验证该方案的有效性,本文还建立了LabVIEW的仿真实验平台,结论有效地论证了通过可调谐半导体激光吸收光谱技术与相关检测技术相结合可以方便的提取噪声中的有用信号,从而检测出气体的浓度.     

基于正弦高斯混合模型的磁目标通用快速检测

在诸如潜艇等磁目标的探测问题中,被测磁目标信号可能表现出参数待定的磁异信号或极低频磁信号的特征。提出了一种可同时检测参数待定的微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的通用快速检测方法。通过抓住磁异信号和极低频磁信号在统计上共同具有的分段类正弦特征,建立了正弦高斯混合模型,实现了对参数待定的磁异信号和极低频磁信号的通用建模。基于正弦高斯混合模型和序贯检测理论构建了一种累积和检测器,实现了对微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的通用快速检测,给出了未知模型参数的确定方法,分析了所构建检测器的序贯检测性能。并进一步研究了所构建检测器对不同的微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的检测性能。在以地磁为背景的磁目标探测系统实验中,验证了所构建检测器对微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的通用性和快速性。实验表明,所构建检测器的信噪比可低至-8 dB,计算量相比于传统检测方法降低4个量级。     

基于权值差除法的MsS超声导波管道检测试验研究

将基于磁致伸缩效应的MsSR3030系统用于管道中的缺陷检测。超声导波在管道中传播速度受管道材质、防腐漆层等因素影响将发生变化,降低MsS-3064型磁致伸缩传感器的方向控制水平,导致管道检测信号中包含异向检测信号。为消除异向检测信号,提出一种权值差除的方法,对正反向检测信号做H ilbert变换,再利用小波函数分解重构得出信号包络线,赋予正反信号包络线一定权值后做减法,可以有效消除不需要的异向信号,提高检测信号的可识别性。     

基于奇异值分解的突变信息检测新方法及其应用

提出了利用时间序列重构的吸引子轨迹矩阵奇异值分解的方法检测信号中的突变信息。利用该方法对任选的一数值信号和旋转机械静动件早期碰摩故障数值仿真信号进行了检测,并将检测结果与信号的小波变换结果进行了比较,结果表明,该方法是可行的,能够有效地应用于信号的奇异性检测。另外,还分析了噪声信号对该方法与小波变换方法所得结果的影响。最后,将该方法应用于旋转机械静动件早期碰摩故障试验信号的检测,获得了满意的结果。     

重载铁路路基形变检测方法研究

针对传统重载铁路路基变形检测方法存在检测相对误差较大,无法达到预期的检测效果的问题,提出一种重载铁路路基形变检测方法。通过对检测路段路基变形测试,获取到重载铁路路基振动信号,利用小波变换技术对振动信号预处理,提取到振动信号时域、频域特征,根据信号特征对铁路路基动应力分析,量化路基变形量,以此实现重载铁路路基形变检测。经实验证明,所设计方法检测结果相对误差在1m以内,在重载铁路路基变形检测方面具有良好的应用前景。     

基于超声背散射信号递归分析的金属材料微缺陷识别

为了能有效识别金属材料超声检测信号中的微小缺陷回波,使用递归分析方法对检测信号进行分析。通过对超声波背散射信号进行建模,说明其组成要素。在超声检测信号中,缺陷回波信号会对系统的递归特性产生影响。使用递归分析对含0.8mm平底孔人工模拟缺陷的直径为120mm低碳钢棒材试块实验采集的背散射信号和无缺陷背散射信号进行了研究。截取试块检测信号中的背散射信号部分,通过合理的参数选择对其进行递归分析并绘制递归图。通过与实验采集的无缺陷信号的递归图进行对比,发现缺陷信号会在递归图中产生明显的白色交叉条纹带。使用递归定量分析进一步研究了含缺陷背散射信号的递归特征量,结果表明捕获时间(TT)、确定率(DET)与递归熵(ENTR)这三项特征量对缺陷信号比较敏感,在缺陷位置处均会出现明显的峰值。     

基于反向随机共振的衰减振荡信号自适应检测

衰减振荡信号作为暂态信号的主要形式广泛存在于多个领域。针对噪声环境下衰减振荡信号的识别检测问题,提出了一种基于双稳系统及量子粒子群寻优的自适应反向随机共振检测方法。该方法选取脉冲形式的输出信号作为最优随机共振检测结果,采用峭度或加权峭度作为寻优算法的适应度函数,实现了系统参数的自适应选取,进而识别出原始信号中衰减振荡信号的具体位置。该方法利用衰减振荡信号的单边特性,通过在时域上对输入信号进行反转,降低了信号的位置识别误差。基于仿真衰减振荡信号与水下气体泄漏声学信号对本文方法进行了测试,结果表明本文方法能够在噪声环境下实现对衰减振荡信号的自适应检测,相比现有方法具有更好的信号位置识别精度,可应用于水下气体泄漏检测等多个领域,具有良好的工程应用前景。     

模式识别技术在人民币检伪中的应用研究

纸币的防伪与检伪水平关系着国家的金融安全,研究模式识别技术在人民币检伪中的应用,是为了探究如何不断提高人民币真伪判定的准确率,从而为相关的设备开发奠定基础。首先对模式识别技术做了简要总结。从人民币宽度检测和磁性信号检测两个方面,对模式识别技术在人民币检伪中的具体应用进行讨论。针对货币检测过程中的信号变化,以宽度检测和磁性信号的检测为实例,对信号的采集、信号的处理、真伪的判断开展了研究。相关研究结果可以应用在线性CCD信号的处理和分析之中。为货币的真伪检测方法与判定策略提供了参考实例。     

钢板声发射时间反转聚焦增强定位方法

声发射检测方法具有实时动态监测优点,应用越来越广泛,但是对声源的定位始终没有更大的突破。在钢板声发射检测中,提出一种基于时间反转理论的声发射源准确定位的方法。由于声发射检测是一种被动检测技术,结合时间反转聚焦理论,推导出对声源信号实现时间反转聚焦增强处理方法,可增强检测信号中声源幅值,提高信噪比;然后根据声源信号到达时间推算出声源聚焦时刻,利用弹性波传播理论对传感器监测区域重建信号传播波动图,显示出声源位置和区域;最后通过实验测试对该方法进行验证,结果表明该方法能有效提高损伤声源信号的能量,对检测区域的信号重建和定位显示准确地给出损伤声源位置。     

漏磁与涡流复合探伤时信号产生机理研究

提出一种直流漏磁和涡流复合探伤方法,以期通过信息融合提高检测灵敏度,但试验中发现涡流探头检测到了钢管的内壁裂纹,而钢管的涡流检测规范也认为信号由涡流效应引起的。采用有限元法和磁源的测试试验分析磁导率和漏磁场对涡流检测信号的影响,结果表明,认为检测信号为涡流效应引起的观点是有误的。应用等效源法对扰动磁场进行分析,理论分析表明,裂纹处由涡流效应引起的扰动磁场相比漏磁效应引起的漏磁场要小得多,裂纹的漏磁场导致检测线圈产生感应电动势从而获得检测信号,而此时涡流效应引起的信号被淹没在漏磁信号中,钢管在磁饱和状态下的涡流检测信号是由裂纹的漏磁场引起的,饱和磁化下铁磁性构件的涡流检测结果要重新认识。     

基于迭代补偿的纳米粒子磁化信号检测方法研究

磁粒子成像是一种无创成像技术,通过检测磁粒子示踪剂磁化信号,表征其浓度分布图像。在实际检测中,检测线圈的感应信号包含激励磁场信号与磁性纳米粒子磁化信号。将激励信号从感应电压中去除,获取粒子信号是磁性粒子成像信号检测需要解决的关键问题。针对磁性纳米粒子成像信号检测中激励磁场耦合消除方法进行研究,设计平面梯度检测线圈,并提出迭代补偿控制方法,消除激励磁场耦合,实现磁性纳米粒子磁化信号检测。仿真计算与实验测量的结果表明,对于不同检测模型,所提出的检测方法均可以完成粒子信号检测。该方法获得的粒子信号的信噪比是原有信号消去检测方法的2.2倍,与滤波方法相比信噪比提高到1.3倍,激励磁场耦合衰减可达到34 dB。