超声波多普勒频移信号提取及其硬件电路研究

超声波多普勒回波信号频率具有复杂性,回波信号频差的获取方法直接影响着测量精度。为此研究了一种多普勒频移信号的提取及其硬件电路的设计。基于多普勒流速测量原理,对回波信号进行放大、混频、滤波,从回波信号中提取有用的超声波频移信号,并对其硬件电路进行设计。该方法经过仿真验证满足要求,对下一步超声波频移回波信号的数字处理做出了铺垫,是确保多普勒超声波流量计精度的基础。     

延迟线型无线SAW传感器的访问信号

分析了声表面波 (SAW)传感器无线测量时访问信号的宽度对回波及测量的影响。访问系统通过发射访问信号和接收回波并加以处理来获得测量信息。访问信号是一定宽度的高频脉冲 ,回波信号必然在两端存在过渡区。通过分析声表面波的激发和反射 ,给出了回波信号由多个反射差拍叠加的数学描述。计算了过渡区的宽度 ,提出了访问信号宽度必须大于过渡区的宽度并给出了确定公式 ,分析了访问信号的频率对回波信号的影响 ,给出了实测结果。该工作可以为无线声表面波传感器的设计和访问系统参数的确定提供理论依据     

无线声表面波传感信号的正交采样处理

声表面波(SAW)延迟线型无线传感器测量系统中，信号在反射栅上的延迟时间随着被测量的变化而发生改变．如何提取回波信号上的延时信息是提高传感器精度的关键．理论分析和实验都表明，以往采用的相干I、Q解调测量相位方法存在着较大的相位测量误差．为进一步减小这些误差，引入了基于多相滤波的正交变换方法对无线SAW信号进行检波处理，在数字域中实现整倍抽取和延迟校正滤波，实现信号的正交采样．仿真和实验结果表明，正交采样法能够消除模拟解调所带来的误差．这种方法既提高了相位检测精度．也保证系统容易实现．最后，给出了测试系统的硬件实现方案．     

冲击回波信号的小波分析研究

利用冲击回波信号的连续小波变换波形特点,精确提取冲击回波信号的纵波和横波波前,大大提高了冲击回波材料弹性模量的测量精度。     

基于表面声波器件的GPS信号捕获技术研究

针对现有GPS信号处理方法的伴游的信号衰减和大频偏问题,提出了一种基于表面声波(surface acoustic wave,SAW)卷积器的解决方案。SAW卷机器在解决包括信号强度衰减以及多径衰落在内的信道衰落对GPS信号处理带来的问题有很强的优势。首先SAW卷积器通过超声波实现信号处理的特点,使得其对电磁波产生的干扰具有很强的免疫力;其次,SAW器件具有极高工作频率稳定度,从而有利于减小频率估计误差漂移;最后,基于SAW器件的GPS信号捕获结构对于减轻GPS信号捕获的远近效应同样具有优势。通过仿真与传统方法进行了比较,基于SAW卷积器的信号捕获方法对高动态的微弱GPS信号有更好的捕获性能。     

基于声表面波器件的GPS信号捕获技术研究

本文提出了一种在弱信号和高动态环境里利用表面声波器件(SAW)实现GPS信号捕获的方法。在弱信号环境下,完成GPS信号的捕获就是要解决包括信号强度衰减以及多径衰落在内的信道衰落问题,而SAW器件在解决这一问题时具有很强的优势：SAW卷积器通过超声波实现信号处理的特点,决定了其对电磁波产生的干扰具有很强的免疫力;同时SAW器件具有极高工作频率稳定度,从而在减小频率估计误差漂移上具有优势;基于SAW器件的GPS信号捕获结构对于减轻GPS信号捕获的远近效应同样具有优势。在高动态环境中,采用SAW器件能够获得价格上的优势。同时文章中还通过仿真比较了基于SAW卷积器的信号捕获方法与传统方法的性能差别。     

基于广义S变换的超声多普勒信号瞬时速度提取

多普勒回波信号中瞬时速度的提取对目标的运动状态分析具有重要意义,但由于其非平稳性的限制,一般的分析方法无法提供足够的时频聚焦性能.针对这个问题提出了基于广义S变换的超声多普勒信号瞬时速度提取方法,并进行了计算机仿真和实验验证.在仿真上设定超声波入射一个往复运动的质点得到了多普勒回波信号,在实验上设计了一个往复运动的机械装置,超声探头发射超声波并接收回波信号.通过对回波信号进行广义S变换,提取了信号的瞬时频率,并计算得到瞬时速度.计算机仿真和实验研究表明了广义S变换在超声多普勒信号中运动目标的瞬时速度提取上的有效性.     

基于稀疏采样的调频率估计与多目标ISAR成像

针对目前多目标成像中关于信号调频斜率估计的算法存在着采样频率过大,以及短时条件下精度不高的问题,结合压缩感知理论,提出了一种基于稀疏采样的回波信号调频率估计与多目标ISAR成像方法。首先,根据目标回波信号的特点构造超完备稀疏基,将信号投影到该稀疏基上,利用高斯随机矩阵对分解后的信号进行欠采样,采用FOCUSS稀疏重构算法,精确提取出信号的调频斜率;然后,利用估计出的调频斜率对多目标回波信号中各个目标的回波分量进行分离和补偿;最后,基于稀疏采样对各个单目标分别进行成像。仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。     

薄衬层结构滑动轴承润滑膜厚度的超声检测方法

针对薄衬层结构滑动轴承润滑膜厚度超声检测时多次反射回波相互叠加而无法求取膜厚的问题,提出了超声回波信号叠加时润滑膜厚度的求解方法。根据叠加信号的频域分析方法,对薄衬层结构滑动轴承的润滑膜厚超声检测方法进行了理论分析。在原有需要取得轴瓦-空气界面参考反射回波信号的基础上,由厚衬层轴瓦试件或理论计算得到基体-衬层界面的回波信号幅值谱。然后,分别取得参考回波、不同膜厚时的叠加回波信号与基体-衬层界面回波的频域幅值比,并按叠加信号间幅值比关系得到包含膜厚信息回波成分与基体-衬层界面回波成分在峰值频率处的幅值比,由此幅值比的变化关系得到膜厚测量过程中的反射系数值并最终确定润滑膜厚度值。实验结果表明:当润滑膜厚小于5μm时,测量结果与实际膜厚相吻合;随着膜厚增加,特别是大于7μm后,润滑膜的变化及其厚度由多次测量结果的均值表示。在2.3~10.3μm分布范围内的多次实验结果显示,该方法有较高的测量准确度。     

提高雷达液位测量精度的频率估计算法研究

线性调频连续波(LFMCW)雷达液位测量系统中,回波信号的频率精确估计是实现液位测量的关键步骤.分析三谱线频偏校正法和双线性幅度(RIFE)改进法两种频率估计算法在频率估计中的优缺点及噪声对频率估计的影响.结合两者的优势,提出一种提高雷达液位测量精度的精确频率估计的优化算法,通过matlab实验仿真,该方法测量精度高、计算量小、具有实现简单、快速实时处理等优点,并且在TMS320VC5509A的DSP信号处理芯片上实现该算法应用.     

一种声表面波转矩传感器快速解调方法设计

针对多个谐振器组成的无线无源声表面波(SAW)转矩传感器阅读过程复杂、耗时长的问题,利用SAW谐振器的频率响应特性设计了一种基于时域的转矩传感器快速解调方法.分析了SAW谐振器的响应特性并设计了信号的截断与去噪声方法,以及周期计算方法.根据设定的高频与响应信号周期的关系确定各个谐振器谐振频率的范围,然后通过谱估计具有最大周期的信号以解调出频率.提出的扫描方法只需采集一路信号,即降低了阅读器硬件系统的复杂性,同时在时域中简化了信号解调算法.通过实验测试了该扫描方法,完成一次搜索过程只需521ms,而传统的2路正交信号(IQ)扫描方法需要828ms.实验结果表明:设计的算法与IQ法相比扫描速度提高了37.1%,验证了该算法的有效性.     

基于OPCM声发射传感器的新的SHM技术

提出将地震工程中反射地震法与新型正交异性压电复合材料OPCM声发射（AE）传感技术相结合，应用到土木工程结构健康监测SHM系统中．用细观力学方法分析OPCMAE传感元件的正交异性特征，此特征克服了传统的单一压电陶瓷（PZT）换能器在监测过程中无法避免的土木工程结构构件侧面反射信号干扰的难题，采用椭圆损伤定位法确定损伤位置，使反射地震法与AE传感技术应用于SHM系统成为可能．设计了性能对比实验，在混凝土试件表面分别布置PZT元件和OPCM元件，验证了新的SHM技术应用于混凝土SHM系统的可行性以及OPCM元件避免侧面反射信号干扰的能力。     

基于压缩感知的合成孔径雷达二维成像算法

通过对合成孔径雷达回波信号的分析,利用压缩感知理论基于信号稀疏性或可压缩性的基本原理,提出了方位稀疏表示的一种新方法,在此基础上给出了基于压缩感知的SAR回波信号处理方法和二维成像算法,实现了压缩感知对信号的全新采集和编解码,以较少的数据量实现成像,有效地抑制旁瓣,在一定程度上提高了成像中目标的分辨率,为有效降低高分辨合成孔径雷达的数据率提供了一种有效途径。通过对仿真数据和实测数据的处理验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于S变换的浮标式高频地波雷达相位补偿算法

针对浮标式高频地波雷达系统,分析了雷达平台晃动对回波信号相位的影响,并且提出一种基于S变换的相位补偿方法。该方法利用信号窄带分量中能量最大者作为相位补偿的标校信号,采用S变换的时频分析方法对雷达信号的瞬时频率以及相位进行估计,实现对回波信号相位补偿。仿真结果显示一阶海洋回波谱得到了很好的锐化,与相位污染前的多普勒频谱相近,从而验证了方法的有效性。     

多频段外辐射源无人机检测实验研究

近年来,基于无源双基地雷达的无人机检测手段一直受到国内外研究人员的广泛关注。但常规双基地雷达的无人机检测方法需要作参考信号重构和杂波抑制等手段,使得检测算法较为复杂。基于循环谱的检测算法在不经信号重构和杂波抑制下,利用外辐射源雷达的循环平稳特性和循环谱的强抗噪性,可直接提取到旋翼无人机的微动特征。但该方法使用单频外辐射源雷达,在检测的稳定性和连续性上,由于受到目标距离、俯仰角度等因素的影响而显得力不从心,且检测精度不高。该文从外辐射源信号的循环平稳特性出发,提出了基于多频段外辐射源雷达的无人机检测方法。实测实验表明,使用多频段外辐射源检测时无人机回波信号的循环谱等高图识别率要高于单频段外辐射源雷达,多频联合处理能使检测性能更加平稳。     

LFM体制雷达中多目标信号分离方法研究

为了从复杂的回波信号中分离出目标信号,本文提出了一种适用于线性调频（LFM）体制雷达的多目标信号分离方法,它从距离、速度与方位角三个层面滤波,分离出待测信号。信号分离方法中采用了自适应最小方差无失真响应滤波器（MVDR）,对含有多目标的回波信号进行空域滤波,从而有效分离出目标信号。对线性调频体制雷达的回波信号进行仿真并作信号处理,结果表明了本文所提信号分离方法的有效性,从而为目标识别器的研制以及干扰抑制等提供了一种有价值的方案。     

基于散射电场的飞机旋翼多普勒回波模拟

旋翼飞机飞行过程中会产生具有独特多普勒特征的雷达回波,通过对旋翼回波的准确模拟,可为不同类型飞机的精确识别提供重要依据.针对现有散射点叠加算法的假设缺陷,从目标高频电磁散射理论出发,提出了基于散射电场的飞机旋翼回波模拟方法.依据电磁散射场与雷达回波方程间的数学关系,发现目标回波的基带信号与目标后向散射电场的复振幅矢量具有一致性,基于此采用物理光学—矩量混合算法,求解飞机旋翼的散射电场;并通过短时傅里叶变换模拟得到旋翼的时频回波.最后,通过与传统散射点积分算法进行仿真对比,同时分析了不同桨叶角对旋翼回波信号的影响规律,验证了所提方法的正确性和优越性,实现了散射电场下飞机旋翼多普勒回波的准确获取,为后续研究飞机的精确识别奠定了理论基础.     

雷达回波信号的多普勒瞬时频率仿真研究

雷达回波信号是非平稳的时变信号,其瞬时频率是雷达接收机所接收到的回波信号的重要参数,可以获知空间目标的运动信息.本文分析了雷达回波信号处理过程中产生的多普勒瞬时频率的数学基础,其信号频谱峰值随时间的变化而变化,并采用时频分析的方法仿真了多普勒瞬时频率的性能参数,以获得回波信号的多普勒瞬时频率时间域与频率域的联合分布信息,便于获知空间目标的运动情况,更好地探测、跟踪空间运动目标.     

一种新的循环谱统计量频谱感知算法

为了提高认知无线电中感知用户对授权用户(主用户)的检测概率,提出一种新的基于循环谱统计量的主用户信号检测算法.该算法利用循环谱离散频域平滑方法,对信号的循环谱在循环频率处建立合理的检测统计量,然后求解得到对应不同虚警概率的判决门限,以使感知用户能检测信噪比更低的授权用户信号.该算法具有检测结构简单,易实现的特点.仿真结果表明,在高斯白噪声信道中,虚警概率为0.1,频域平滑累积次数为255,在信噪比为-16 dB的条件下,与Dandawate-Giannakis(DG)方法相比,本文算法的检测概率提高23%.