音频信号分析仪

系统采用Atmega128单片机作为主控制器,并运用快速傅里叶变换(FFT)对音频信号进行频谱分析。输入音频信号经过双门限电路处理后,一路送入A/D采样,另一路经真有效值电路转换后送入A/D采样,结果经单片机处理,最后送液晶显示。该系统测量信号频率范围覆盖20 Hz～10 kHz,电压峰值范围10 mV～10 V,FFT得到的频谱分辨率为20 Hz,最终可得到音频信号的频谱与正弦信号失真度。     

基于傅里叶变换的确定性相位去包裹算法的应用研究

针对强相位跳变,特别是噪声存在时的相位去包裹问题,介绍了一种基于傅里叶变换的确定性相位去包裹算法,并从数学上对该算法进行了详细推导。理论推导和具体的应用实例表明,该算法突破了现有算法的一些局限性,是一种与路径无关、去噪的快速、高精度相位去包裹方法。     

傅里叶变换光谱学中切趾函数对相位校正的影响

研究了傅里叶变换光谱学中采用不同切趾函数对相位校正的影响,进行了模拟数据计算和实验光谱研究。理论分析和实验结果表明:采用Mertz相位校正法,不同切趾函数对校正结果影响很小;但采用Forman相位校正法时,不同切趾函数对校正结果的影响明显不同。Formsn法时余弦函数的校正效果最佳,Happ-Genzel函数次之,而市售仪器中常用的三角形切趾函数效果不好。     

航空发动机振动数据稀疏傅里叶变换分析

稀疏傅里叶变换是近年来新兴的一种基于信号稀疏特性的频谱分析方法,稀疏傅里叶变换通过识别舍弃对分析结果无影响的频率信号,从而对大数据进行快速准确的处理。为了探究稀疏傅里叶变换在航空发动机振动数据分析中的实用性,结合实际飞行试验振动数据,将稀疏傅里叶变换方法与传统快速傅里叶变换方法在频谱特性、运行时间、算法稳定性等方面进行了研究,通过对比可以发现,稀疏傅里叶变换算法在保证准确率的情况下,可以极大地提高振动数据分析的效率。     

小波变换与傅里叶变换应用于电力谐波检测中的理论研究

电力系统中存在大量谐波,且谐波检测难度较大。因此,在现有研究的基础上对其展开理论研究,并提出了一种联合检测方法:首先对信号按频率进行分解,低频部分通过FFT法确定各次谐波含量。高频部分通过小波变换法分解和处理,并通过小波变换获得信号谐振发生时间点和谐振幅值大小,同时将高频部分中的噪声信号滤掉,最后对分解并处理后的信号进行重构。所设计的方案能够有效提高谐波频域检测和分析的精确度。进一步仿真表明,提出的谐波检测方案能够满足测量各次谐波含有率标准的要求。     

半功率点法估计阻尼比的误差分析

从快速傅里叶变换（FFT）离散谱线中难以恰好找到半功率点，通常是通过线性插值法近似确定半功率点来估计阻尼。文中采用理论分析与数值仿真相结合的方法研究基于线性插值的半功率点法的主要误差因素和各自特性，特别是其中窗阻尼变化规律。研究结果表明，①应尽量接近整周期采样。②无阻尼系统因进行FFT截断也会出现虚假的窗阻尼，且真实阻尼不等无表观阻尼减去窗阻尼。③阻尼的相对误差主要取决于采样周期数与阻尼比，其物理意义是截断窗口内的信号衰减程度。④要保证阻尼10％的精度，窗阻尼要小于表观阻尼的2／3。     

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。     

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。     

粗糙表面弹性微动接触数值研究

由于实际工程表面多为粗糙表面,这里研究了粗糙表面对微动接触中压力和切向应力的影响.研究接触过程中法向载荷保持不变,切向载荷为周期性的交变载荷.首先,建立接触算法和模型,其算法核心是利用共轭梯度法(CGM)计算微动接触中的表面压力及切向应力并使用快速傅里叶变换(FFT)加快计算速度.然后,在验证算法正确的基础上,分析正弦...     

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。     

基于快速傅里叶变换和共轭梯度法求解干接触问题

为求解粗糙表面弹性接触问题,将其转化为一个线性补余能问题,进而简化为一个二次函数的条件极值问题,利用共轭梯度法求解。算法实现了在共轭梯度方向上修正步长的优化,有效地提高了收敛效率。而占用大量计算时间的弹性变形求解采用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)技术,该算法有效地克服了传统傅里叶变换所引起的周期性误差。计算实例模拟了点接触单峰表面,正弦表面和真实粗糙表面的弹性接触以及有限长滚子线接触等接触问题。计算结果显示目前所用算法有效地缩短了干接触弹性接触问题的求解时间,对于不同的粗糙表面和接触类型都表现出一致的良好收敛性,同时计算精度对网格的依赖性很小,是工程中有效的分析设计工具。     

一种光学三维测量中的相位计算及补偿方法

在基于格雷码和相移技术进行三维测量的过程中,相移光栅的非正弦性对测量精度有较大的影响。一般必须对获得的相位值进行修正以改进测量精度,常用的方法之一是物体相位传递函数,但其周期性假设使得修正结果仍然存在一定的误差。提出通过研究平面物体相位分布规律与标定相结合的方法。正确获得投影光栅在参考面的相位分布函数,降低光栅非正弦性的不利影响,消除物体相位传递函数周期性假设带来的误差,保证测量的精度和系统的健壮性。     

基于多敏感器卫星姿态确定系统故障检测方法研究

针对无陀螺配置情况下由星敏感器、数字式太阳敏感器和数字式地球敏感器构成的卫星姿态确定系统,采用分散化滤波器进行信息融合,得到星体角速度的估计值.在此基础上,设计基于残差加权平方和的故障检测方法,并与常用的状态卡方检测法进行仿真比较.仿真结果表明, 残差加权平方和检测法能更有效地对卫星定姿所用的多传感器发生的突变和缓变故障进行检测与隔离.     

复合恒温构件热变形控制技术研究

研究了复合恒温构件在机床热变形控制中的应用,在分析相变热传导的基础上,研究了包含相变过程的二维传热特性,利用自适应变网格有限方法计算相变材料复合恒温构件机床立柱及主轴箱的温度场和热变形值,并将之与实测值比较,二者基本吻合。试验结果对精密数控机床热变形控制具有一定的参考价值。     

微分变换法在动力学响应分析及系统边界参数识别中的应用研究

引入求解非线性微分方程的微分变换法，将其推广为广义微分变换法。建立求解一般非线性振动微分方程的一般框架，将此方法用于求解著名的Vander pol方程。并且将微分变换法推广到结构边界参数识别，以一个典型的悬臂梁边界参数识别为例，对其进行数值仿真和实验研究，并将此方法的实验研究识别结果与用实测频率响应函数法的识别结果作比较。说明该方法具有良好的工程应用价值。     

高温下小区域变形长时测量方法的研究及其应用

对于高温下服役的构件，焊缝区域较为狭小，焊缝以及热影响区（HAZ）的高温变形难以用传统的方法测量。文中利用石英光纤和数字图象处理技术，研究开发一种能在高温下长时测量局部变形的新方法和测量系统，分析讨论了测量精度，并用HK40炉管焊缝长时蠕变变形的测量，分析比较了焊缝和母材的蠕变性能差异。     

基于响应面方法的可靠性灵敏度分析方法

简要叙述应用响应面方法获取极限状态函数(该极限状态函数具有响应面函数的特点)的过程。提出利用这种极限状态函数进行可靠性灵敏度分析的方法,并推导了计算公式。该方法的优点是：① 可用于极限状态函数未知的情况。② 此极限状态函数是形式简单的二次多项式,便于实现方差和偏导计算,使可靠性灵敏度的计算简单易行。③ 该极限状态函数包括一、二次项和交叉项的信息,使可靠性灵敏度的计算精度大大提高。④ 通用、规范,易于实现程序化。最后计算航空发动机附件传动机匣散热的可靠度及各个变量的可靠性灵敏度,为附件传动散热系统的设计提供了理论依据,算例表明了所给出的计算公式的正确和有效性。     

考虑重力影响的索结构损伤行波识别法

因索中某几股断裂而导致索等效截面减小是索结构常见的损伤模式。文中分析此损伤模式下索受扰动后的行波响应，提出重力场中索结构损伤的行波识别法。该方法由索上一点的实测响应数据，根据入射波和反射波到达该点的时间确定损伤位置，根据入射波和反射波的信号能量比及能量的时域分布确定损伤程度和损伤段宽度。为适应现场有噪声测试数据的影响，应用多分辨率分析理论，以Daubechies小波分解行波响应信号，对信号去噪并作出白噪声情况下损伤识别方法的误差估计。仿真结果表明，该方法可采用噪声污染响应信号对重力场中索结构的损伤进行准确的估计，适合小损伤情况下索结构的损伤识别。     

机械结构强度可靠性随机边界元法研究

主要针对复杂机械结构，建立关于静态响应的均值和波动值随机边界积分方程，建立了新的强度类可靠性极限准则，提出了适用于构件静态响应统计特性分析的可靠性随机边界元法，编制了ＢＥＣＳ可靠性随机边界元实用计算软件包，并就新研制的Ｂ６７－３０Ｇ制冷压缩机的连杆、曲轴等典型机械构件，进行结构可靠性分析与设计