插值FFT和滑动DTFT的科氏流量计信号处理方法

科氏流量计通过计算一次仪表输出的两路同频正弦信号的时间差来测量质量流量.实时精确估计两路信号的频率和相位差是科氏流量计数字信号处理的关键.针对科氏流量计实测信号,提出一种基于插值FFT和滑动DTFT的信号处理方法.利用插值FFT估计信号频率,通过计及负频率的改进滑动DTFT估计相位差,进而计算出时间差.方法兼顾了参数的估计精度和算法的计算效率,对比实验表明了该方法的有效性和优越性.     

数据全并行FFT处理器的设计

讨论了基4和混和基算法的FFT处理器设计问题,提出的操作数地址映射方法充分利用了FFT算法本身的同址性质,能同时提供蝶形运算所需的4个操作数,具有最大的数据并行性,按照旋转因子存放规则,蝶形运算所需的3个旋转因子地址相同,且寻址方式简单,运算部件采用3个乘法的复数运算算法,有效减少了运算部件的大小,它既可以作基4蝶形运算,也可以同时进行2个基2蝶形运算．采用Altera公司的EP200K400E,工作频率达到89MHz,1024点16位复数FFT需要14．1μs,4096点需要67μs。     

基于FPGA的FFT处理器的设计

本文主要研究基于FPGA的数据处理系统,内部包含一个1024点的FFT处理单元.FFT部分采用基四算法,五级级联处理,并通过CORDIC流水线结构使硬件实现较慢的复乘运算转化为移位和加减运算.双端口RAM、只读ROM全部内置在FPGA芯片内部,使整个系统的数据交换和处理速度得以很大提高,合理地协调了资源和速度之间相互制约问题.     

一种改进的基于FFT的信号插值算法

在传统运用FFT进行信号插值运算的基础上,提出了一种提高插值精度的改进算法.通过子序列重叠和裁剪,舍弃重建序列边缘误差较大的样点,再将相对准确的样点进行重组,从而大幅提高插值精度.实验结果表明:与Prasad等算法相比,在计算量增加3.1％的情况下,不同子序列长度对应的归一化均方误差平均下降至原来的1/19;在计算量增加2倍的情况下,不同子序列长度对应的归一化均方误差平均下降至原来的1/75.     

超声多普勒流量信号的多声道互相关检测方法

针对低流速下的液体超声多普勒流量信号微弱杂乱、难以测量的问题,提出一种使用多个接收通道采集数据、进行多重互相关运算的处理方法,可以在不改变有用信号特征的前提下滤除噪声干扰,提取有用信号.首先利用FFT谱分析方法测得当前信号的频率范围,然后以合适的时间间隔在多个通道上同时进行数据采集,最后采用多重互相关的方法对数据处理提升信号的信噪比,达到弱信号提取的目的.经仿真和实验验证:在多通道上采集超声多普勒流量信号,使用多重互相关函数的数据处理方法能有效地提高弱强度信号在强背景噪声中的信噪比,对提升和改进超声波多普勒流量计的性能有良好效果,有效扩展测量下限.     

气体超声波流量计整流装置设计与仿真分析

针对超声波流量计易受管道内流态畸变影响的特点,设计了一款由叶片式起旋器、直管混合腔与蜂窝整直器构成的复合整流装置,加装在超声波流量计上游.运用大涡模拟方法对无/有双弯头+半开平板扰流条件下超声波流量计内部的流场进行仿真,分析了测量声道上的速度分布以及整流装置安装间距对其产生的影响,评估了整流装置的性能.结果表明,无整流...     

大规模集群上多维FFT算法的实现与优化研究

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)是用于计算离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)或其逆运算的快速算法,在工程、科学和数学领域的应用非常广泛,例如信号分解、数字滤波、图像处理等。因此,在实际应用中对FFT算法进行细粒度优化是非常重要的。研究了FFT算法常用的分解策略以及FFT算法在大规模集群系统上的并行实现,并提出了相关的优化策略。在此基础上,对多种FFT算法在不同平台上进行了性能评估,并分析了各算法的实现、优缺点及其在大规模计算时的可扩展性。实验结果表明,相关研究有助于对现有的FFT算法进行进一步的优化,以及指导如何在大规模CPU+GPU的异构系统上根据不同需求选择实现性能更优的FFT算法。     

基于小波降噪的稀疏傅里叶变换时延估计

稀疏傅里叶变换时延估计具有较低的运算时间复杂度,但在低信噪比时无法准确估计出时延.针对稀疏傅里叶变换时延估计在噪声干扰下时延估计精度下降的缺点,提出了基于小波降噪的稀疏傅里叶变换时延估计算法.算法利用小波降噪方法处理接收到的信号,再对降噪后的信号进行稀疏傅里叶变换广义相关,通过检测相关函数的谱峰得到估算的时延值.实验仿真以及对实测数据的验证均表明,在低信噪比条件下,基于小波降噪的稀疏傅里叶变换时延估计算法在保证数据高处理速度的同时,具有较好的抗噪性以及较高的时延估值精确度.     

流体振动流量计的抗干扰研究

流体振动流量计主要包括涡街流量计和旋进流量计2种类型,具有无可动部件、精度高、范围宽、使用可靠等优点.但是,流体压力波动和机械振动等干扰容易降低流量计的信噪比,甚至使其无法正常计量.在研究流量计的旋涡脱落诱发流体振动特性的基础上,提出了采用差动式传感器消除干扰信号影响的方法,并设计了具有较高抗干扰性能的流体振动流量计.     

基于AGC回路的超声波流量测量新方法

针对超声波流量测量系统干扰因素多、测量精度不高、不利于数据采集等特点,对该测量系统的AGC回路应用进行了研究。采用数学方法建立数学模型,并通过分析数学模型计算出AGC回路的可变增益和稳定时间,设计了相应的电路并分析了AGC回路对流量测量计算过程的影响。实际应用证明,该系统可以提供较高的流量测量精度。     

电压波动与闪变的测量方法研究

为了简化电压波动与闪变的测量过程,避免国际电工委员会(IEC)推荐的测量方法中的多次滤波运算,利用LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台,实现了基于快速傅里叶变换的电压波动与闪变测量。给出了测量软件的流程图和用户操作界面,并对测量结果进行了误差分析。通过与国际电工委员会推荐的测量方法对比,证实了此测量方法是一种准确、简便、实用的离散化计算方法。     

基于稀疏理论与快速有限剪切波变换的医学图像融合算法

在临床医学领域,图像辅助诊断对医学视图的处理效果要求很高.针对医学图像融合过程中图像视觉效果较差的问题,提出了一种基于稀疏理论与快速有限剪切变换的医学图像融合算法,提高了医学图像处理效率.首先,采用快速有限剪切波变换(FFST)分解源图像,将其分解为高频系数和低频系数;其次,根据高频系数和低频系数的不同性质,提供不同的融合策略,通过相对标准差比较法对高频系数进行处理,对于稀疏性较差的低频系数利用KSVD方法训练,得到字典并采用稀疏原理进行处理;最后,将融合后的高频和低频系数通过FFST逆变换融合到医学图像中.实验结果表明,算法的图像融合效果好,尤其是在提高图像清晰度等方面,具有良好的实用价值和应用前景.     

A generalized relay identification method for time delay and non-minimum phase processes

A generalized relay identification method is proposed in this paper for time delay and non-minimum phase processes. A distinct merit of the proposed method is that the process gain can be uniformly derived from a single run of the relay test, independent of the relay type being unbiased or biased. An analytical relay response expression is derived for assessing the process response under an unbiased or biased relay test. A frequency response algorithm is also derived for estimating the multiple frequency response points of the process. By categorizing cases of the model parameters to be identified, the corresponding identification algorithms are developed using fitting conditions established for the process response at the oscillation frequency. Based on the improved estimation of multiple frequency response points, a recursive least-squares identification algorithm is then proposed for obtaining further enhanced fitting accuracy over a user specified frequency range, e.g., the low frequency range often concerned in practical controller tuning. Illustrative examples from the recent literature are given to demonstrate the effectiveness and merits of the proposed algorithms.     

阵列互耦误差FIR校正滤波器设计与FPGA实现

针对传统型FIR滤波器在高阶条件下运算速度变慢与耗费资源增多这一问题，提出一种基于分段卷积的高速高阶FIR滤波器设计方法，通过在频域并行处理的方式实现了数据的快速处理。首先，确定滤波器的设计阶数M并将其作为基准序列长度，对输入的数字信号进行M周期延时；然后，将原序列与延时序列分别作快速傅里叶变换（FFT）；其次，将变换后的频域结果分别与滤波器相乘后作快速傅里叶逆变换（IFFT）；最后，通过重叠保留的方法实现两路数据的拼接。理论分析与仿真测试表明，与基于查找表（LUT）的传统分布式方法相比，同等阶数下所提方法的寄存器资源节省了30%以上。在此基础上利用实验平台的实测数据进行验证，结果表明，与互耦误差校正前相比，校正后的幅度失配均方根小于1 dB，相位失配均方根小于0.1 rad，实验数据充分展示了该方法对互耦误差校正的有效性。     

基于DSP的高精度测频方法与软件设计

提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的测频方法,用于光纤涡轮流量计转子叶片频率的测量.在简要分析了光纤涡轮流量计的工作原理的基础上,设计出了光纤涡轮流量计测量系统软件的硬件电路平台;阐述了利用事件管理器通用定时器实现高精度数据采集方法的设计与DSP实现;分析了高稳定性、实时性的FIR滤波算法与DSP实现;讨论了利用插值方法改进FFT算法实现高精度测频的DSP实现;利用通用定时器的比较操作来产生脉宽调制(PWM)波,实现TTL电平输出.