光学小波滤波理论初探

用小波理论重新分析了光学信息处理的基本理论。首先用小波理论重新分析惠更斯-菲涅耳原理,并据此提出波前滤波思想,初步奠定了小波光学的理论基础。在此理论基础上,根据波前滤波思想,对单缝、圆屏、光栅等衍射现象进行了分析;同时也分析了空域滤波、空频域滤波、光学成像系统。结果表明,用小波分析方法研究光学信息处理问题是完全可行的,且更符合实际情况     

基于FBG振弦的加速度传感器优化设计及试验研究

研究了一种光纤振弦式的光纤Bragg光栅(FBG)加速 度传感器,设计了一 种新颖的高灵敏、可调整的光纤质量块振动结构。根据传感器的预期性能指标,通过有限元 模拟分析,优 化了结构尺寸。经过振动台标定实验,传感器的灵敏度可达108.6pm /g(100Hz),线 性响应误差低于2.5%,重复性误差低于0.03% ,共振频率约为250Hz。其实验标定的灵敏度和共振频率与有限元模 拟的 结果相吻合。最后进行了柴油发动机缸盖振动测试,试验表明,本文制作的传感器可在线监 测发动机工作状态下缸盖振动的加速度变化,可应用于发动机振动的试验。     

基于边缘滤波的FBG解调系统

实现了一种基于边缘滤波的FBG解调系统,系统采用宽带光源、隔离器、分束器、FBG、耦合器及边缘滤波器等光学元件,来采集变化的光信号,同时设计光电探测器进行光电信号转换及放大滤波处理,并采用NI USB-6361进行数据采集,将模拟信号转换为数字信号,最后采用Labview进行处理,最终得出所要测量值。     

基于单膜片FBG的加速度传感器优化设计

提出了一种基于单膜片全粘封装的光纤布拉格光 栅(FBG)加速度传感模型。首先,理论分 析了其传感原理,并优化了最佳加速度灵敏度,深入分析和讨论了该模型的加速度灵敏度的 频率响应。然后,基于该模型设计了 FBG加速度传感器,实验研究了加速度的幅频响应特性、谐振频率和加速度的线性响应。结 果表明:在小于共振频率的低频段 具有较好的平坦区,加速度与波长具有较好的线性关系,线性度为99.8%,加速度响应灵敏度为36.6pm/G,实验值与理论值得的 相对误差为3.68%;实验研究了传感器的横向抗干扰能力,交叉灵敏 度小于1.3%,表明基于该模型的FBG加速度传 感器具有较好的响应特性。     

旋转机械振动信号中的小波滤波和特征提取

将小波方法应用于旋转机械状态检测中信号滤波与提取。利用小波Mallat算法对采集信号进行高频滤波，利用小波Packet算法对特征信号进行提取，并通过实验证明上述方法取得很好的效果。     

基于柔性铰链的FBG三维加速度传感器

针对振动测量中三维振动信号测量需要,基于柔性铰链设计了一种光纤光栅(FBG)三维加速度传感器。构建了传感器拾振机构的振动模型,介绍了传感器的结构模型和测量原理,推导了传感器谐振频率和灵敏度理论公式,建立了拾振机构的数学模型,并用MATLAB对传感器拾振机构关键尺寸参数进行优化设计。根据优化后尺寸制作了传感器,通过振动实验对其进行性能测试。实验结果表明：该传感器在X轴、Y轴和Z轴方向的谐振频率分别为673,667和1 376 Hz,工作频率区间分别为0～220 Hz, 0～220 Hz和0～450 Hz,灵敏度分别为72.3,70.2和83.1 pm/g。所设计的传感器具有较好的横向抗干扰能力,能够满足三维振动信号测量的要求。     

一种用于泥石流地声监测的FBG加速度传感器

针对泥石流地声的特性,设计了一种悬臂梁 结构的光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。理论分析了FBG传感器灵敏度、谐振频率的 影响因素,对传感器 的关键参数进行了优化设计;引入抗弯光纤、高分子超薄涂覆以及CCD解调等新技术,改 善传感器的灵 敏度、串接复用等性能;最后进行了对比测试。实验结果表明:所设计的传感器灵敏度高达 400pm/g,固有频率为310Hz,能很好地满足 泥石流地声监测的要求。     

基于小波分析的电磁干扰测量技术研究

该文提出了一种新颖的可在开阔场快速测试受试设备的电磁干扰的数字信号处理技术。利用小波变换对测试信号分频滤波处理,可以在被环境噪声污染的地方进行受试设备的电磁辐射干扰测试。基于小波分析的阈值函数滤波方法得到应用。利用小波分析时频都可局部化的特点计算出环境噪声的相关性,提取出噪声的时频特性,并由给出的阈值函数对噪声滤除或者衰减,得到受试设备的实际电磁辐射信号。测试方法使得受试设备不必进入暗室即可进行电磁辐射干扰测量,既节省了测试费用又方便了受试设备的电磁干扰测试。系统运行结果证明此方法在30 Hz~1000 MHz的频段内成功衰减并滤除了环境噪声。     

一种基于新型双轴圆弧铰链的二维FBG加速度传感器

为了实现大跨度桥梁中拉索构件的二维(two-dimensional, 2D)振动信号高精度测量,本文设计并研究了一种小型化的新型2D光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)加速度传感器,以解决现有FBG加速度传感器体积与质量较大的问题。所设计的FBG加速度传感器主要由含有质量块的双轴圆弧铰链、4个固定支架,以及刻有4段阵列FBG的光纤组成。通过建立FBG加速度传感器的动力学普遍方程,得到灵敏度与固有频率的理论数值,另外辅以Abaqus软件对其进行有限元仿真以验证理论推导的结果。实验测试数据表明,FBG加速度传感器的固有频率约为500 Hz,双FBG的布置使其灵敏度可以达到595.2 pm/g,此外对称推挽的圆弧铰链设计还具有优异的横向抗干扰和温度自补偿性能。最后以某中承式钢管混凝土拱桥为实际工程案例,使用所设计的2D FBG加速度传感器实现了吊索索力的有效测量。     

基于当前加速度模型的H∞滤波技术研究

针对基于“当前”加速度模型GPS动态定位数据处理中易出现的模型不确定性和噪声不确定性问题，提出忽略系统及噪声不确定性，根据H∞滤波算法建立滤波方程，对GPS进行动态定位，提高系统鲁棒性。为了提高系统精度，对“当前”加速度模型进行改进，通过实例分析表明，该方法计算量小，状态估计精度较高，系统鲁棒性好，对于际工程应用具有重要的现实意义。     

基于双正交小波的光阑小波滤波器

提出了一种应用于4f光学系统的光学小波滤波器的设计与制作方法.结合光学信号的优势与小波变换的优点,利用双正交小波的共轭镜像特性构造出了频域形式的分解和重构滤波器.通过将滤波器放置在4f系统的频谱面上对图像成功实现了二维分解和重构.另外还根据信息处理要求和采样器件的特性,制作了振幅型和位相型两种小波滤波器.这两套滤波器都...     

基于对称悬臂梁的小型化低频FBG加速度传感器研究

提出了一种基于对称悬臂梁的小型化低频光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。首先根据传感器结构的力学模型,推导出传感器的灵敏度和固有频率表达式;然后对传感器进行结构参数优化,采用ANSYS Workbench对传感器进行静应力与模态分析;最后根据分析结果制作传感器,并实验研究了传感器的幅频响应、灵敏度特性、横向抗干扰能力和冲击响应。结果表明,该传感器固有频率为72 Hz,灵敏度为681.7 pm/g,抗横向干扰度小于4.9%,且体积仅为6.48 cm^(3),可用于50 Hz以下的低频微弱振动信号的实时监测。     

基于小波分析的单个天幕靶速度测量方法研究

提出了用单个天幕靶测量弹丸初速的原理及方法，介绍了测量系统的组成及原理框图；由实弹射击实验获得的天幕靶信号，利用小波变换分析了弹丸穿越天幕靶光幕时产生的电动势，建立了弹丸穿越天幕靶光幕的时间间隔及弹丸初速的计算方法。与双天幕靶弹丸初速测试结果进行了比对，证明了该方法的可行性。     

基于自适应滤波和小波变换的基音检测

针对语音信号在小信噪比条件下检测其基音周期。考虑自适应滤波和小波变换的优点对小信噪比条件下的语音信号进行基音周期检测,实验证明此方法能有效检测-20dB下的基音周期。     

一种新型FBG动态应变解调系统

提出并演示了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)三角形滤波器的动态应变解调系统.通过周期啁啾和折射率调制变迹,制作了FBG三角形滤波器,并利用该滤波器实现了一种新型的FBG动态应变解调方案.通过与传统应变片测量结果进行比较,结果表明,该系统能够准确地实现动态应变测量.由于系统紧凑、无源,因此可被制成便携式的解调模块.     

双光纤-悬臂梁FBG加速度传感器研究

针对现有悬臂梁FBG加速度传感器光纤表面粘贴会造成FBG受力不均匀,并且无法在温度变化和振动等复杂的环境中工作的问题,提出一种双光纤-悬臂梁结构的FBG加速度传感器。理论分析了结构参数对传感器灵敏度和固有频率的影响,并采用ANSYS有限元分析软件进行了静应力和模态仿真分析,最后搭建了测试系统对传感器进行性能测试。结果表明,加速度传感器的固有频率为84.86Hz,在15~60Hz的低频段具有平坦的灵敏度响应,双光纤在增加传感器的灵敏度的同时有效消除了温度变化的影响,加速度灵敏度为156.70pm/g,线性度为99.38%,刚性梁有效增加了结构的稳定性,在工作频段内的横向串扰为-26.97dB。     

采用小波能量的光纤周界报警信号辨识

采用小波变换法对光纤周界报警系统的采样信号进行阈值滤波,根据滤波后信号的特征,采用db8小波基对信号进行4尺度小波分解,并统计各尺度下的小波细节系数能量,获取原始信号各频带的信号特征,并基于信号特征进行信号识别,能可靠的对蓄意入侵信号进行报警。实践证明,采用这种识别法可使该系统的误报率降低。