基于希尔伯特变换的科氏质量流量计信号处理方法研究与实现

针对科氏质量流量传感器信号的特点,将格型自适应滤波与希尔伯特变换算法相结合,设计了一种科氏质量流量计信号处理方法。采用加窗函数的方法有效地抑制希尔伯特变换存在的端点效应,提高测量精度。在以TMS320F28335DSP为核心的科氏质量流量变送器系统上实时实现整套算法,并进行电信号测试与水流量标定实验,在量程比为10∶1的范围内,测量准确度为0.1级,测试结果表明整套算法是可行有效的。     

基于窄带滤波及分组DTFT的科氏流量计信号处理方法

提出了一种用于科氏流量计的数字信号处理方法：利用椭圆滤波器滤除左右两路信号中的谐波,再对滤波后的信号进行修正的自适应陷波滤波并测量信号基频,跟踪频率变化;采用计及负频率影响的分组DTFT递推算法测量两路信号的相位差。仿真分析表明,所提出的方法具有很好的跟踪效果且计算简单,可用于科氏流量计的实时信号处理。     

基于小波变换和改进Hilbert变换对科氏质量流量计信号处理

针对工程应用中现有算法处理科式质量流量计两路时变信号相位差计算准确度不高的问题,采用一种基于小波变换和改进Hilbert算法结合的方法,对其两路时变信号进行分析处理,从而快速、准确计算出两路输出信号相位差。该算法首先采用基于小波变换重构的方法对信号进行逐层滤波,滤除现场环境中各种干扰信号并保持检测正弦信号滤波后相位不变,最后应用改进Hilbert算法计算出所测两路信号实时相位差。通过实验可知:该算法可行有效,实时性强,测量准确度高,能够实现科式质量流量计的高准确度测量。     

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.     

科里奥利质量流量计数字信号处理方法的研究

本文提出了一种新型的应用于科里奥利质量流量计的数字信号处理系统：采用线性调频Z变换对科氏流量计信号进行频率的测量和跟踪；采用基于改进的谱线增强技术的滑动Goertzel算法测量信号的相位差。仿真结果表明该系统满足实时性和测量精度的要求，该算法是有效的。     

科氏流量计测量管固有频率在线预测方法

提出了一种基于幅值变化期信号特征参数识别的科氏流量计测量管固有频率在线预测方法,该方法对测量管固有频率变化时引发的过渡期振动信号进行两次整周期采样,进而通过傅里叶变换获得反映所采样信号特征的虚部与实部参数,并根据所建立的基于信号特征参数的固有频率改变量计算模型,计算出测量管当前固有频率。对所提出方法进行了实验验证。该方法可用于科氏流量计振动控制中,帮助其将驱动频率快速、精准地调整到固有频率上,从而提高科氏流量计在复杂多变工况下的测量可靠性。     

一种弱故障特征信号的提取方法及其应用研究

由S变换推导出的时序分解算法可以将一个任意的初始时间序列变换成一组突出时间序列局部信息的二维时间序列，该时序分解的可逆性表明了它可用于时域信号的滤波与特征提取。希尔伯特变换可有效地对时域信号进行解调，其实质是对原始信号作一次特殊的滤波。综合前述两种变换的优点，提出了结合希尔伯特变换及时序分解的弱故障特征信号提取算法，采用数值仿真实验及齿轮故障诊断进行了验证，结果表明，此种方法能有效地提取混在强背景信号中的弱故障特征信号。     

一种科里奥利质量流量计的信号处理方法

本提出了一种新的科里奥利质量流量计信号处理方法,从含有各种噪声干扰的信号中,准确测得质量流量.采用多抽--滤波器,对流量计中的两个传感器的输出信号进行滤波,以减少随机噪声的影响,并减少采样数据;采用自适应陷波滤波方法,以抑制确定性噪声的干扰,测得流量管振动基频的频率,并跟踪其变化。采用离散傅里叶变换方法,计算振动管基频处的相位差和时间延迟,从而测得质量流量。仿真结果证明了本所提方法的有效性和准确性。     

基于数字锁相环的科氏质量流量计信号处理方法

针对科里奥利质量流量计信号处理中存在的问题 ,即信号频率在小范围内变化和信号易受谐波干扰 ,采用基于数字锁相环的方法处理科氏质量流量计的信息 ,跟踪信号频率的变化 ,计算相位差。对美国专利提出的方法进行了改进 ,做了仿真。仿真结果表明 ,在有谐波干扰的情况下 ,数字锁相环方法可以准确地跟踪信号频率的变化和计算相位差。本文还对计算误差进行了分析     

基于递归希尔伯特变换的振动信号解调和瞬时频率计算方法

精确地提取振动信号的瞬时幅值和瞬时频率对结构的参数识别和健康监测有重要作用。希尔伯特变换是一种常用的信号解调及瞬时频率计算方法,但在信号不满足Bedrosian乘积定理的条件时会造成较大误差。针对这一问题,提出了一种递归希尔伯特变换方法,用前一步希尔伯特变换计算出的纯调频信号作为新的信号,递归地使用希尔伯特变换以进行信号解调,理论分析表明递归希尔伯特变换能够快速地收敛。最后采用仿真信号对比了递归希尔伯特变换与单次希尔伯特变换、经验调幅调频分解及Teager能量算子法在信号解调及瞬时频率计算中的结果,结果表明了递归希尔伯特变换方法的实用性及精确性。     

非整周期采样信号相位差估计的相频匹配方法

To improve the precision and anti-interference performance of phase difference estimation for non-integer periods  sampling signals,a phase and frequency matching based phase difference estimation method  was proposed.The phase difference estimation  was obtained by means of the segmented Hilbert transform to suppress the effect of non-integer periods  sampling sinusoidal signals on the Hilbert transform.The simulation results demonstrate that compared with the methods of cross-correlation,Hilbert transform and data extension-based correlation, the proposed method has better phase difference estimation performance for non-integer periods sampling signals in terms of its estimation precision and anti-interference performance.Its phase difference estimation errors are closer to Cramer-Rao lower bound (CRLB).The measurement experiments  on the flow rates of Coriolis mass flowmeter validate the effectiveness of the proposed method.     

基于改进空间滤波器的复合材料结构损伤成像方法

为降低Lamb波在复合材料结构中传播时存在的频散现象和各方向传播特性的不一致性给损伤监测带来的困难, 提出一种利用Hilbert变换改进的空间滤波器对复合材料结构损伤进行成像的方法。分析了基于空间滤波器的信号合成成像原理, 在此基础上利用Hilbert变换构造传感器时域响应信号的解析信号参与到信号合成成像过程中。通过对仿真声源的成像实验, 验证了该方法的可行性, 通过对碳纤维复合材料板结构上激励源和损伤的成像实验, 验证了该方法的功能。研究表明该方法能够识别损伤相对于压电传感器阵列的角度位置和损伤散射信号的到达时刻。      

滚动轴承故障诊断的研究

针对滚动轴承故障信号的非平稳和调制特点,使用小波分解,对包含故障信息的信号进行分解、重构。应用Hilbert变换进行解调和细化频谱分析,提取了故障特征频率,判断出滚动轴承故障模式。小波分解和Hilbert变换结合对滚动轴承局部损伤故障的检测是有效的。     

基于EMD和VARMA模型的信号处理方法

指出了Hilbert-Huang变换方法中进行Hilbert谱分析时应引起重视的两方面限定。针对上述限定，提出了基于EMD和VARMA模型的信号处理方法。该方法首先用时变VARMA模型对IMF建模并根据模型参数计算其瞬时频率，然后通过对各IMF的局部极值进行样条函数插值得到相应瞬时幅值，最后利用上述瞬时频率和幅值得出Hilbert谱。通过对LOD数据和地震动加速度记录ElCentro（1940，N-S）的分析表明，该方法避开了原方法中的限定且所得Hilbert谱更具物理意义、分辨率和可读性更好。研究结果不仅为非线性、非平稳信号的处理提供了一种新途径，也为基于振动的结构损伤识别和健康监测等研究提供了新思路。     

基于滑窗平滑的科氏流量计时间差优化算法

提出了一种优化的时间差算法,首先通过自适应格型陷波器对信号进行预处理,然后基于希尔伯特变换计算其相位差.提出了滑窗平滑算法对希尔伯特变换后的相位差结果做进一步平滑,剔除异常值.最后通过交叉标定计算总流量.利用东京计装CCM2000型科里奥利质量流量计验证其性能.滑窗平滑使得小流量误差降低至0.21％,比原方法低25％.此外,研究表明滑窗平滑能有效降低降采样带来的误差.通过对DTFT、SGA等算法进行滑窗优化处理,验证了该算法的泛化能力和推广价值.     

基于谐波小波变换的共振解调法

在滚动轴承的振动故障诊断中，广泛使用解调方法分析诊断故障。利用软件方法实现共振解调时，必须首先构造窄带高频带通滤波器，提取高频共振信息，然后利用Hilbert变换进行解调分析。通过分析谐波小波变换的实现过程，发现信号经谐波小波变换的实质是将信号带通滤波后，进行Hilbert解调。另外，共振解调中要求带通滤波器是窄带高频带通滤波器，广义谐波小波突破了传统二进小波在低频分辨率高，而在高频分辨率低的限制，能够实现超窄带高分辨率检波，满足共振解调的要求。在此基础上，提出了基于谐波小波变换的共振解调算法，为软件实现共振解调提供了一种新的途径。     

基于Hilbert变换的电压瞬变信号包络提取算法

针对电压瞬变信号计量测试数据量大,传统的电压瞬变信号包络提取算法计算时间长,不利于实际应用的缺点,提出了基于Hilbert变换与低通滤波器相结合的电压瞬变信号包络提取算法。对实际电压瞬变信号进行包络提取的结果表明,该算法在保证电压瞬变信号包络提取结果准确度的基础上,能够比传统电压瞬变信号包络提取算法缩短约60%的计算时间。     

Imaging phase objects with square-root, Foucault, and Hoffman real filters: a comparison

Methods of imaging phase objects are considered. First the square-root filter is inferred from a definition of fractional-order derivatives given in terms of the integration of a fractional order called the Riemann-Liouville integral. Then we present a comparison of the performance of three frequency-domain real filters: square root, Foucault, and Hoffman. The phase-object imaging method is useful as a phase-shift measurement technique under the condition that the output image intensity is a known function of object phase. For the square-root filter it is the first derivative of the object phase function. The Foucault filter, in spite of its position, gives output image intensities expressed by Hilbert transforms. The output image intensity obtained with the Hoffman filter is not expressed by an analytical formula. The performance of the filters in a 4f imaging system with coherent illumination is simulated by use of VirtualLab 1.0 software.