基于STM32的音频信号分析仪的设计与实现

该文主要论述了基于STM32F407VET6单片机的音频信号分析仪的具体实现。输入信号先经过信号调理电路处理后,经高性能12位并行ADS7819采样后再进入STM32控制器。该系统采用基-2时间抽取FFT算法分析音频信号的频谱,这样大大降低了运算量。该系统可以分析音频信号频谱和测量正弦信号失真度。可测量输入信号的频谱范围为20 Hz~10 kHz,输入电压幅值范围(峰-峰值)为5 mV~5 V。此外,系统还可以判定输入信号的周期性并测量其周期等功能。     

基于短时傅里叶变换的光时域反射计(OTDR)事件分析

论文研究了基于单边指数窗的短时傅里叶变换(又称Gabor变换)的光时域反射计(OTDR)事件分析算法。在分析信号模型中噪声的产生原理的基础上,简化了事件检测算法。提出应用Gabor变换和二元信号检测理论对OTDR数据进行事件检测。该算法在保证准确检测事件信息的基础上,提高了OTDR远端事件检测的能力,提高了算法的速度和效率。对实测数据的处理表明,该算法可以有效定位光纤中的事件信息,具有较强的应用价值。     

小波分析在信号处理中的应用研究

小波分析是对傅里叶变换的继承和发展,首先介绍了小波理论产生的实际背景和小波变换的基本原理,特别是多尺度分析理论。最后,通过实验实现了分形信号的多尺度连续小波变换。     

FPGA加速处理的实时相位差测量方法

为实现高速相位差测量,采用频域分析方法,通过可编程门阵列（FPGA）进行了快速傅里叶变换fFFT）运算,并且运用坐标旋转数字计算机（CORDIC）算法提高了其运算性能。最终,提出了一种新的实时相位差测量方法。仿真结果表明,在保证高速的同时,测量结果有较好的精度。     

低频成分校正的两谱线法

目前已经提出多种频谱校正方法,但是将它们应用于低频成分时其精度显著下降,这是由于相应的校正模型忽略了实信号所包含的负频率分量的影响。给出考虑负频率影响的一种显式校正方法,它仅利用局部谱峰附近的两条谱线。采用数值实验对新方法进行考核。考核算例包括无噪声、弱噪声和强噪声三种情形。研究结果表明:①新方法总体上接近无偏,但当接近整周期采样时偏差变大。②新方法的经验方差与Cramér-Rao bound(CRB)总体局势相符,前者大体为后者的1～3倍。当采样条件接近半周期采样时,方差接近CRB;当记录长度接近整周期采样时,方差反而比较大。     

基于双窗全相位FFT双谱线校正电力谐波分析

基于快速傅里叶变换的电力谐波分析在非同步采样情况下存在频谱泄露,影响测量精度。为抑制频谱泄露对谐波分析的影响,分析对比了双窗全相位FFT与传统加窗FFT在抑制频谱泄露方面的特点,并通过计算证明了双窗全相位FFT在电力谐波分析中的独特优势。针对全相位频谱分析通常采用的时移相位差法存在计算量大、实时性差及存在相位模糊现象等不足,提出了一种基于双窗全相位FFT双谱线校正的谐波分析算法,利用基波频点附近的两条谱线幅值计算基波频率,进而推导了简洁实用的谐波幅值校正公式。该算法实现方便,且实时性优于相位差法。通过与传统加Hanning窗、Nuttall窗插值FFT的仿真对比验证了新算法具有更高精度,基于该算法的实验结果也验证了算法的有效性。     

基于TMS320F240的FFT实现

本文利用数字信号处理芯片TMS320F240特有的反序间接寻址来实现FFT运算,重点介绍了采粲方式、原理以及由定点实现FFT所引起的数据溢出问题.该方法特别适于信号频谱分析,本文在最后提出了硬件系统的升级方案.     

基于TMS320C50的语音频谱分析仪

本文分析了信号频谱分析的原理以及我们研制的智能语音信号频谱仪的硬件结构和软件设计,该仪器使用专用数字信号处理芯片ＴＭＳ３２０Ｃ５０完成ＦＦＴ运算,并由主机ＰＣ机完成结果显示,由于充分利用ＰＣ机强大灵活的数据处理及编程能力,使系统具有功能扩展能力强,人机界面友好,便于操作的特点。     

基于快速稀疏扫频干涉的动态间隙测量方法

本文建立了基于扫频干涉的动态间隙测量模型,推导出间隙与多普勒误差、光源扫频速率之间的关系式;定义多 普勒误差修正系数,对多普勒误差进行补偿。 分析了扫频速度变化时的间隙瞬时频率变化特征,获得傅里叶变换频率解 调法的适用条件。 仿真分析了间隙以三角波形式变化情况下,稀疏扫频点数、噪声等对傅里叶变换解调的影响;进而分 析了该方法在篦齿间隙测量中的适用性。 最后,搭建快速稀疏扫频干涉间隙测量系统并开展动态测量实验,结果表明: 扫频分别速率为 20、40 及 60 kHz,间隙变化频率分别为 100、500 及 1 000 Hz 的情况下,测量均方误差不超过 0. 2 μm,重 复性误差小于 0. 3 μm。     

基于模态分析原理的机床动态研究

针对机床多自由度系统的有限元动态分析适用度与机床动态性能研究的问题,采用实验模态分析和有限元分析(FEM)两种方法对车铣复合加工机床样机的振动特性进行了分析,并进一步采用动态响应分析方法分析了机床振动情况对运行情况的影响。分析结果表明FEM能够在一定程度上有效评估机床样机的结构设计的薄弱环节,并为机床结构优化设计奠定理论基础。同时,机床主轴运行速度对于机床振动的影响为机床动态研究提供了指导。     

基于短时脉冲放电与电化学阻抗谱的退役动力 电池快速分选与重组方法

针对现阶段退役动力电池筛选效率低、能耗大和成组率低等问题,提出了一种基于短时脉冲放电与电化学阻抗谱(EIS)相结合的退役动力电池快速分选与重组方法。通过对200节同类型不同批次的退役磷酸铁锂动力电池进行短时脉冲放电与阻抗谱测试和分析后,将获取的脉冲电压差、直流内阻、EIS曲线形状特征以及EIS等效电路模型参数作为筛选指标并建立数学模型,实现了对退役动力电池快速有效的分选与重组。验证实验结果表明：该方法能有效地降低能耗,且单节电芯的平均测试时间短至20 min以内,同时成组后的模组一致性指标较好,在工程上具有较大的实用价值。     

基于DSP的电动汽车蓄电池电量计量及荷电状态估计

荷电状态是反映蓄电池能量的重要参数,是电动汽车整车控制器制定能量控制策略的重要依据。为了解决电动汽车蓄电池电量计量及荷电状态估计问题,设计了基于数字信号处理器(DSP)的蓄电池电量快速计量系统,采用安时法对蓄电池充放电容量进行了估计,通过放电率、温度、自放电及容量老化等补偿措施来提高计量精度,并分析了温度与充放电倍率对蓄电池容量的影响。试验结果表明,补偿后的安时法可准确地估计蓄电池荷电状态,最大充放电倍率随温度升高而增大。     

基于电化学阻抗谱的退役动力电池荷电状态 和健康状态快速预测

针对现阶段检测退役动力电池健康状态存在的耗时长、精度低和能耗大等问题,提出了一种基于电化学阻抗谱(EIS)的电池荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)的快速预测方法。通过对退役磷酸铁锂动力电池在不同SOH、不同SOC和不同温度下的EIS测试和分析,建立了EIS等效电路模型。然后,利用常相位元件参数与退役动力电池SOC和SOH之间的关系,建立数学模型,实现对退役动力电池SOC和SOH的快速估计。验证实验表明,利用这种方法,可以大大减少测试时间至20min以内、节约能源以及实现对未知荷电状态和健康状态的电池的快速估计,预测误差在4%以内。     

频谱校正方法在激光测速中的研究

由于多普勒信号处理技术在整个激光多普勒测速(LDV)系统中起到关键作用,针对仅利用快速傅里叶变换处理多普勒信号存在精度低的问题,频谱校正方法的研究显得十分必要。通过阐述比值法、能量重心法和相位差法三种离散频谱校正方法的基本原理和仿真实验,表明三种方法均可使校正频率更加接近真实值。考虑到算法的复杂度和抗噪性能等因素的影响,选用了能量重心法对实测多普勒信号进行频率校正,且校正效果明显。     

基于小波能量谱的炮口脉冲噪声特性分析(英文)

火炮发射时产生的脉冲噪声对操作人员会造成不同程度的损伤或影响,必须进行人员防护,因此分析炮口脉冲噪声特性对噪声的治理和人员防护具有重要意义。针对傅立叶分析方法在脉冲噪声分析中的不足,提出了小波能量谱分析方法。通过对试验数据进行分析,得到了脉冲噪声的局域信号特征和频谱能量分布。实验结果表明,小波能量谱方法适用于炮口脉冲噪声特性分析。     

基于阻抗突变测量的电缆防盗新机制的研究

为了解决目前低压电力电缆防盗机制的局限性和缺陷,分析对比了目前各种电缆防盗技术的原理及优点,提出了加载直流电压法和采用交流采样的阻抗测量算法相结合的一种新型综合电缆防盗机制.该机制采用模糊逻辑判断阻抗及电流的特性,根据微机电缆保护的整定值,通过对盗割电缆时电流动态分析,快速给出可靠的报警信号.     

超级电容与蓄电池混合储能对微电网频率稳定性改善研究

随着越来越多的新能源发电并入微电网,单一储能技术已无法满足微电网对自身频率稳定性的要求。这时需要采用多元混合储能技术来改善微电网的频率稳定性。该文主要研究了微电网孤岛运行时,通过在交流母线处配置蓄电池和超级电容器两种储能装置,并且协调控制这两种储能装置的运行,来使微电网在风速扰动时系统频率能够快速地恢复稳定。通过对仿真结果的分析及比较,验证了所提出的混合储能方案对微电网孤岛运行时频率稳定性的改善作用优于单一储能方案。     

基于STM32F4的ABS传感器输出正弦信号测量装置设计

汽车轮速传感器是防抱死制动系统（ABS）的关键部件之一,其性能的好坏直接决定了ABS性能的高低。磁电式ABS转速传感器的输出近似为正弦信号,通过对正弦信号幅值、频率、有效值的测定,可以分析获得传感器性能。本文以STM32F407为主控制板,以快速傅里叶变换为主要工具,设计了一款数字控制正弦信号测量装置进行各参数测量。经过实验验证,本装置可在5%的误差内精确测量输入信号的频率、有效值、峰值、失真度并还原信号波形。此外,为了便于观测,本设计借助蓝牙通信模块将测量数据同步上传到手机端。     

基于阻抗变换的非接触电压测量自校准方法

电容耦合式非接触电压测量在实际测量中,探头-导线之间的耦合电容受导线线径、绝缘材质、相对位置偏差的影响,造成分压关系难以确定从而无法准确重构电压。本文提出一种基于阻抗变换的非接触电压测量自校准方法,以实现在实际测量中传感器增益的自标定。首先介绍电容耦合电压测量的基本原理,从中凝练存在的问题并提出基于阻抗变换的自校准方法,随后通过仿真对系统参数进行校准精度影响分析并给出参数选取原则。在此基础上,开发传感器探头及电路拓扑。最后进行传感器样机精度测试、抗干扰能力测试、场景适应性测试,精度测试显示电压幅值最大相对误差为0.59%,相位相对误差为0.76%,抗干扰能力测试表明同轴探头对周围耦合电场具有良好的屏蔽作用。场景适应性测试显示在进行不同类型线路的测试中,最大相对误差为1.24%。     

基于电压倍增器的混合储能系统电压均衡方法

传统主动均衡拓扑往往需要大量的开关管、电感、变压器或双向开关等元件实现能量传递,对于电动汽车而言,无疑会增加系统的体积和成本。鉴于此,本文提出了一种基于电压倍增器的电压均衡拓扑,用于锂离子电池和超级电容组成的混合储能系统。电池均衡拓扑和超级电容均衡充电器通过复用半桥逆变电路集成到仅含2个开关管、3个电感以及若干电容和二极管的电路中,可有效降低混合储能系统的体积和成本。电池均衡拓扑具有自模块化特性,电压均衡速度更快,超级电容充电器具有恒流充电特性。本文详细描述了该拓扑的工作模态和波形,并利用PSIM仿真验证了其均衡特性。最后,设计了由4个电池和4个超级电容所组成的混合阵列进行实验验证。实验结果表明,均衡后单体间电压极差降至10 mV以下,证明了所提方法的有效性。