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。     

用于傅里叶变换红外光谱学的光电探测器

Vigo系统公司推出一种型号为PCI-2TE-13的、适用于傅里叶变换红外光谱学的光电探测器。这种探测器的响应光谱带宽为1μm～13μm，具有一个较宽的谱线输出范围，一个内在的两级珀尔贴制冷器使探测器的工作温度保持在220K-240K的范围。     

高分辨率傅里叶变换透镜

在研究傅里叶变换透镜理论的基础上,根据某微粒子观测实验的要求和几何光学像差理论,得出了高分辨率傅里叶透镜的初始参数,分析了系统的消像差方法,并应用ZEMAX软件设计了满足要求的工作波长为532 nm的傅里叶变换透镜。在光机结构设计中,为减少外界环境对成像质量的影响,在频谱面处设计了光阑和低真空腔。工程分析和实验结果表明,抽真空引起的光学间距变化对该系统的成像质量基本没有影响,用目视显微镜法检测系统的分辨率为2.81 μm。该系统可以保持12 h的低真空(100 Pa以下),并且已成功应用于某微粒子观测实验。     

级数为2/3的分数傅里叶变换的单透镜法光学实现及其验证

对于级数为2/3的分数傅里叶光学变换,一种简单的实现方式是将物置于一个焦距为f的正薄透镜一侧f/2处,在透镜的另一侧的同距离处即得到该物的变换.为了验证其正确性,利用其可加性和周期性的性质,分别将3和6个这种2/3的分数傅里叶光学变换相加与傅里叶光学变换的4f和8f系统比较,观察到相同的输出结果,从而说明这种2/3分数...     

傅里叶变换与小波分析的对比研究

小波是近十几年才发展起来并迅速应用到图像处理和语音分析等众多领域的一种数学工具,是继110多年前的傅立叶(Joseph Fourier)分析之后的一个重大突破,无论是对古老的自然学科还是对新兴的高新技术应用学科都产生了强烈冲击。本文先简单回顾傅里叶变换讨论其优缺点,然后讨论如何克服其缺点和引入窗口傅里叶变换,继而引入小波的基本概念,重点探讨在大多数情况下小波变换优于傅里叶变换的内在原因。     

CCD的非线性效应对改进型傅里叶变换轮廓术的影响

在傅里叶变换轮廓术中 ,由于 CCD探测器光电响应的非线性 ,将在测量中引入高次项 ,从而对相位的求解造成较大误差 ,通过理论的推导定性地解释了误差的来由 ,并用计算机进行了模拟计算 ,最后提出了减小误差的方法     

周期信号离散傅里叶变换的误差分析及其应用

实际的系统都是不满足或不完全满足取样定理条件的,频率混迭是不可避免的。因此ＤＦＴ（ＦＦＴ）给出的频谱是有误差的,本文给出了表达式及估算方法。     

基于光学相干层析的结构振动监测研究

针对光学非接触式的振动测量问题,对基于频域光学相干层析技术搭建的振动测量系统进行了研究,通过记录位移随时间的变化实现了对振动信号的测量。研究了振动测量过程中,光谱仪采集的干涉条纹的模糊现象与被测目标瞬时速度的关联;建立了系统可测量的最大振动频率和CCD相机的曝光时间之间的关系,即曝光时间越短,则系统可测量的振动频率越大;对函数信号发生器驱动激振器产生的振动信号进行了测量试验。研究结果表明:光学相干层析技术是一种有效的光学非接触式振动测量方法,在基于振动的结构健康监测领域具有广阔的应用前景。     

基于傅里叶变换和Gyrator变换的图像加密

基于傅里叶变换和Gyrator变换对图像进行加密。将原始图像和第一个随机相位函数叠加后做傅里叶变换,然后将频域信息减去第二个随机相位函数后得到一个复函数。复函数经过Gyrator变换得到加密图像,将第二个随机相位函数作为相位密钥,同时将Gyrator变换角度作为密钥,由此增大了密钥空间和增强了系统安全性。通过数字方法对图像进行加密,解密过程用光学装置实现。计算机模拟结果表明,该加密方法解密图像质量好,系统安全性良好。     

基于龙贝格方法的快速傅里叶变换算法

根据龙贝格方法推导了离散傅里叶交换算法,并给出了其快速计算方法和计算实例,其结果优于常规的离散傅里叶变换算法.     

Tribological modeling: Application of fast Fourier transform

The fast Fourier transform (FFT) technique is becoming an important tool in tribological modeling because an FFT-based algorithm can be extremely accurate and efficient. However, certain subtle issues should be properly dealt with so that efficient and accurate FFT implementation can be achieved. This paper discusses the use of three typical convolutions, two convolution theorems, influence coefficients, and shape functions, as well as the influence of domain size. This paper also explores the applications of FFT to inverse problems and periodic contacts and summarizes available FFT-based algorithms for solving various contact problems.     

复合FFT插值

现有的插值FFT一般仅利用谱峰附近最高/次高谱线对。为了降低估计方差,首先,利用谱峰附近4条谱线给出3个估计式;然后,对其加权平均。给出了使方差最小的优化权系数,以及优化后的方差。理论分析表明:新方法的方差小于Quinn方法;在整周期采样的情形下,新方法方差只有Quinn方法的4/9。采用仿真算例对新方法进行了考核,结果表明:在高信噪比(SNR,50dB)且非整周期采样条件下,模拟方差与理论解一致;就所模拟的范围(SNR低至0dB),模拟方差超过理论解最大仅有25%。     

Propagation of uncertainty in a discrete Fourier transform algorithm

The problem of evaluating the uncertainty that characterises discrete Fourier transform output data is dealt with, using a method based on a ‘white box’ theoretical approach. The main sources of uncertainty (quantization, time jitter, microprocessor finite wordlength) are analysed obtaining equations useful to evaluate the uncertainty in both module and phase output values, for any hardware configuration and for any algorithm operating condition. The theoretical results, verified by both simulation and experimental tests, can be particularly useful for any designer and user of DFT-based instruments, since they allow the measurement configuration to be optimised with respect to the final uncertainty.     

FFT变换在接地电阻检测仪中的实现

快速傅立叶变换(FFT)是重要的信号分析工具,在接地电阻检测仪中应用FFT变换可提高仪器的抗干扰能力。本文论述了FFT变换在某接地电阻测试仪上的实现原理,给出了64点基2源程序,为便携式仪器选频测量提供了一种通用的方法。     

光纤傅里叶变换光谱仪采样系统

提出了一种用于连续扫描光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)的干涉图采样系统,将激光干涉信号用Hilbert变换产生正交信号,由于相位反转点的存在,导致Hilbert变换产生的信号出现畸变,对变换结果进行了修正。该信号和原信号成为两个互相正交信号,利用这两个信号整形后的相位关系可得到光程扫描的起始点和光程扫描的方向。根据光程扫描的起始点和方向选择可上升沿部分的参考光和测试光干涉信号,用改进的Brault算法重新得到等光程间隔抽样的干涉图。该设计方法可以用DSP 技术实现简单、紧凑型的采样系统,不仅可提高FFTS的信噪比,还可以推广到传统的傅里叶光谱仪中。     

基于光学傅里叶变换的周期性微结构缺陷检测

为了实现大视场周期性微结构缺陷检测,提出了一种基于光学傅里叶变换(FT)的大视场周期性微结构缺陷检测方法,并搭建相关实验系统进行实验验证。首先,对周期性微结构的像进行二维快速傅里叶变换,获取周期性微结构的空间频谱;然后,选取一级衍射斑点中的一个斑点做快速傅里叶逆变换,得到周期性微结构的幅值分布图;最后,根据幅值分布图中的幅值突变位置确定缺陷的位置以及根据幅值突变的剧烈程度来定性地判断缺陷处的点偏离原来位置的位移。实验结果表明:该套系统的测量视场能达到1.5mm×1.5mm,测量分辨率能达到0.5μm以上,在保证分辨率达到要求的前提下,大大地提高了检测视场,能够快速、高效、便捷地在大视场下对周期性微结构进行缺陷检测。     

穿刺针尖光纤力传感信号的小波变换分析

经皮软组织穿刺过程中,穿刺针尖会历经不同材料特性的器官组织,受到复杂变化的作用力。为了测量针尖处的作用力并鉴定穿刺路径上不同层次的软组织,研制了一种光纤力传感器,并进行了力信号分析。首先,基于法-珀干涉介绍了光纤力传感器的测量原理、光链路设计、及其与针的集成和标定方法。在穿刺力信号分析的基础上,提出利用Mallat算法对力信号进行小波变换,提取信号的特征模式,界定软组织的各层边界。最后,在猪的肝脏和肋条组织样本上进行了针穿刺实验验证。结果显示:光纤力传感器的可测力为0至3.20N,测量精度可达0.01N。得到的穿刺试验结果表明Mallat算法能够有效地区分软组织的类型。研制的光纤传感器满足穿刺力的测量范围、精度和可靠性等要求,所提出的小波变换算法可用于软组织边界的界定,有望用于机器人穿刺控制。     

用改进的快速傅里叶变换法评估一维标准样板线节距数据

由于利用快速傅里叶变换(FFT)法定量测量标准样板的平均节距时会因为频谱分辨率Δf有限而在数据分析过程中丢失信息,故本文对常用的FFT法进行了改进。首先在FFT的频谱中得到最大振幅值对应的频率分量fmax,使用二分法缩小fmax附近的频率范围;然后利用连续傅里叶变换法寻找更大的振幅值与更精确的f′max以求得更接近真实值的线节距。为了验证该方法的可行性,利用Matlab软件仿真被测标准样板(TGD1)的轮廓图,比较了FFT与改进后的FFT对不同扫描长度下数据的评估结果,并展示了改进FFT法评估时部分数据的运算过程。同时,通过计量型原子力显微镜实测20μm×2μm内的TGD1形貌。两种评估法下的数据比对结果显示:改进FFT评估后的线节距为(277.84±0.39)nm,符合标称值(278±1)nm,验证了改进后FFT方法对线节距求解的准确性与合理性。     

Detection of chipping in ceramic cutting inserts from workpiece profile during turning using fast Fourier transform (FFT) and continuous wavelet transform (CWT)

Ceramic cutting tool inserts are prone to premature failure by chipping instead of gradual wear due to their low impact toughness. Thus, in-process detection of failure of ceramic tools is important to prevent workpiece surface deterioration. The objective of this study is to develop a method of detection of the onset of chipping in ceramic cutting tool inserts during dry finish turning from the workpiece profile signature. The profile of the workpiece surface opposite the cutting side was captured using an 18-MP DSLR camera at a shutter speed of 0.25 ms during the turning of AISI01 oil-hardening tool steel. The edge profile was extracted to sub-pixel accuracy from the 2-D image of the workpiece surface using the invariant moment method. The effect of chipping in the ceramic insert on the surface profile signature of the workpiece was investigated using the fast Fourier transform (FFT) and continuous wavelet transform (CWT). The results show that the stochastic behavior of the cutting process after tool chipping manifest as sharp increase in the amplitude of spatial frequencies below the fundamental feed frequency. The proposed sub-window FFT method is effective in resolving the time resolution by detecting tool chipping at cutting time duration of around 17.13 s. Compared to the sub-window FFT method the CWT method is able to detect the exact onset of chipping in the cutting tool insert.     

谱域光学相干层析成像量化技术及其在生物组织定量分析中的应用

研究了谱域光学相干层析(SDOCT)成像系统的量化技术,通过量化OCT图像来获得生物组织内部的信息特征对组织光学散射特性进行定量分析.给出并讨论了单次散射模型,具有轴向点散射函数(PSF)的单次散射模型和多次散射模型,利用平均A-scan算法和非线性最小二乘法曲线拟合,研究不同浓度IntralipidTM溶液的散射特性.实验显示,IntralipidTM溶液的散射系数与浓度在1％～10％间基本呈线性关系,验证了具有PSF的单次散射模型比较适用于本文的谱域光学相干层析成像系统.利用该模型对小鼠的新鲜肝脏进行量化研究,得到小鼠新鲜肝脏在波长λ.为1550 nm时的散射系数为8.9 mm-1.本文的研究为该项技术今后在临床医学上对各种疾病的诊断和治疗奠定了基础.