基于S变换的长骨超声导波特征速度参数研究

超声导波可以反映长骨的材料特性,为此提出采用S变换高分辨率,提取长骨中超声导波特征速度参数来反映骨骼的力学特性.该方法首先对长骨导波作S变换,在时频域用最大值法确定不同模式导波信号最大能量极值点对应的传播时刻,根据传播距离,计算超声不同模式导波的特征速度.仿真结果表明,特征速度与骨骼泊松比呈线性相关,对皮质骨厚度不敏感,可用于评估骨骼的泊松比.该方法不依赖于导波的先验知识,因此具有一定的实用价值.     

阀门泄漏与声发射信号能量关系的实验研究与时频域分析

为解决阀门小泄漏时难以检测的问题,文章利用声发射检测技术搭建阀门泄漏检测实验平台,采集大量实验数据,分析阀门小泄漏率时的声发射信号特征。为了减小环境噪声的干扰,对阀门泄漏声发射信号进行频谱分析,确定声发射信号所在的频段;对信号进行带通滤波,计算滤波后信号在时域上的能量,用最小二乘法拟合出能量和泄漏率之间的线性关系;从频域角度计算信号所在频段功率谱的面积,用最小二乘法对面积和泄漏率进行拟合,拟合结果证实了时域能量计算方法的正确性。     

一种核信息系统的随机信号降噪处理技术

针对一种核信息系统随机信号的特点及噪声分析,借助于Matlab信号分析工具,通过分别采用FFT频域滤波法、抑制细节系数滤波法、全局阈值滤波法和分层阈值滤波法等对随机核信号进行降噪处理及分析比较,研究结果表明,分层阈值滤波法降噪得到的结果光滑性和相似性都比较好,同时采用最小二乘法对分层阈值降噪后数字核信号进行非线性拟合,获得核信号的理想方程,提高了拟合后的核信号的测量分析精度。     

基于短时分数阶傅里叶变换的非线性调频类信号检测

在复杂的电磁环境下,低截获概率(low probability of intercept,LPI)机载雷达能够有效地降低无源探测系统对作战飞机的作用距离及跟踪制导精度,从而能够有效地提高作战飞机的突防能力和生存能力。低截获概率机载雷达多使用宽带调制信号,通过使用信号的能量在频域上展开,从而降低雷达辐射信号被敌方截获接收机截获的概率。低截获概率机载雷达信号中最常见的是线性调频类信号(包括线性调频信号和相位编码信号)和非线性调频类信号(包括Costas码信号和Barker码信号)。本文通过分析非线性调频类信号中的Costas码和Barker码信号的固有特征,采用短时分数阶傅里叶变换,探讨截获接收机对非线性调频类信号的检测方法。由于Costas码和Barker码信号分段可视为近似线性调频信号,而分数阶傅里叶变化是最适于线性调频信号检测的时频变换方法,所以本文利用短时分数阶傅里叶变换对非线性调频类信号的每个调频持续时间内的信号能量进行聚焦,从而对信号进行能量检测。由于常见的时频分析方法,如Choi-Williams时频分析,有对信号进行时频变化后信号能量不能集中的缺陷,所以短时分数阶傅里叶变换较Choi-Williams时频分析方法更有利于对非线性调频类信号进行能量聚集,从而有利于进行信号检测。仿真分析表明截获接收机对不同的非线性调频类信号具有不同的检测性能。     

基于超声透射法的组织特性谱分析

针对生物组织的超声诊断问题,基于超声透射法在生物组织中的传播机理,分析了超声在生物组织中的传输衰减特征与生物组织特性及超声频率参数间的关系,提出了超声波在生物组织中传输衰减的理论计算公式。经过计算比较,实验值与理论计算接近,该理论公式可以应用于对生物组织状况的分析。通过超声透射法对生物组织进行实验检测,证实了理论公式定量评估组织状态的有效性,同时表明基于超声透射法的谱分析对组织的可辨识度高,提高了超声对生物组织结构状态诊断的有效性。     

基于语音稀疏性的频域声回波对消算法研究

本文提出一种新的基于语音稀疏性的频域声回波对消算法.新算法首先利用短时傅里叶变换(STFT)将远端和近端信号变换到时频域,然后基于语音在时频域具有近似稀疏分布的特点,将远端信号每个时频单元与预先设置的高低能量门限进行比较,判断相对应的近端信号的时频单元信噪比高低,进而决定频域自适应滤波器权系数的调整方式,最后在频域完成回波抵消.本文所提新算法与NLMS算法、DLMS算法相比,具有计算量小、适应环境变化能力强、不需要双端话音检测等优点.     

利用频域连续性检测非合作突发通信信号

针对在非合作突发通信信号检测中,已有的各种检测方法均未能充分利用信号的频域连续性的问题,提出了一种新的检测方法,利用信号的频域连续性,在频率和带宽二维进行频域能量累积,搜索最大值并检测.理论分析和仿真均验证了此方法优于Power-Law方法 2 dB以上.     

HHT在提取Lamb波特征参数中的应用

超声Lamb波被广泛用于薄板状结构的损伤检测,其频散特性为损伤信号特征参数的提取增加了难度,因此提出HHT方法对时域的Lamb波进行频域转换,以提取信号的能量和时间特征。首先,介绍了Lamb信号的特性及生成方式;其次,详细说明希尔伯特-黄变换(HHT)的实现方法及步骤,用Matlab进行了算法实现,获得Lamb波信号的Hilbert谱、瞬时能量密度谱和边际谱;最后,通过复合材料结构的损伤实验,分别对损伤前后的结构检测信号进行HHT变换,提取信号的能量参数和时间参数,对比分析证明HHT能有效提取损伤前后信号的能量衰减和时间延迟信息,为下一步进行损伤程度和位置的识别提供了数据依据。     

基于多普勒变换的水下目标运动状态检测

为解决水下目标运动状态的检测问题,提出了一种基于多普勒变换的检测方法.因受被测目标的不同运动状态影响,线性调频信号回波的参数会产生相应变化.利用多普勒变换在时频域中良好的能量积聚性,将回波信号稀疏化,然后基于压缩感知重构回波信号的特征参数,同时消除水声信道背景噪声的干扰,从而根据线性调频信号回波的物理特征判定水下目标的运动状态.仿真结果表明,该方法提高了非线性信号瞬时性能的时频域分辨率,能够有效检测水下目标的运动状态,并且在低信噪比下具有较高的检测概率.     

Rényi信息在医学超声中的应用

医学超声中的脉冲回波信号是多频率成分的宽带信号,采用时频分析方法可以同时从时域和频域定征信号的发散特性和失真.Choi-William分布的Rényi信息可以有效表征超声信号的定量信息,将信号复杂度与组织散射结构联系起来.本文研究了超声射频信号的Rényi信息在医学超声领域的应用.结果表明,Rényi信息可以反映组织结构的散射特性,Rényi差分信息则可以反映组织结构或成分的变化程度,而基于Rényi信息的DRI方法则可以获取组织结构非均匀性的先验信息.超声射频信号的Rényi信息在超声组织定征和超声弹性成像方面具有良好的应用前景.     

疲劳金属材料非线性声学特性的实验研究

非线性声学方法在材料特性的损检测中,特别是在微结构的变化及金属疲劳的检测中有很大的应用前途。报道了一种接触换能器法测量材料的超声非线性系数的方法,并用此方法从实验上测量了不同疲劳程度的ＬＹ－１２铝金棒的超非线性系数。实验结果表明非线性声学参量比线性声学参量对材料的疲晚为敏感。     

岩石超声波检测信号的小波分析

利用小波变换分析岩石超声检测信号，了解岩石内部结构特性和物理力学特性。建立了岩石超声测试实验系统，并进行多分辨率分析。结果表明，小波分析可以对指定频带和时间段内的信号成分进行分析，在时域和频域具有良好的局部化性质。可以准确地抓住瞬变信号的特性，对频率成分采用逐渐精细的时域或空域取样步长，从而聚焦到信号的任意细节。完整岩石试样超声检测信号及其小波变换波谱比较规则，无复杂变化，但反射波衰减较快，不同岩性的岩石，其超声波检测信号无明显差别，其小波变换却不相同。这差异是由于岩石的细观组构不同造成的。小波变换波谱反映了岩石节理、裂隙等岩石的完整程度。     

基于连续小波互谱的宽带Chirp信号DOA估计

提出一种时频域宽带源波达方向（DOA）估计算法．该算法通过计算参考阵元和其他阵元的连续小波互谱，构造出一种新的时频域数据向量模型，并利用Chirp信号的局部窄带特性，在信号的主要能量聚集区选择时频点构造时频相关矩阵代替传统的阵列相关矩阵，进行特征分解实现信号的DOA估计．该方法同时在空域和时频域进行处理，充分利用了时频分布的能量聚集性，实现了非平稳信号时频域的分离，仿真结果验证了新方法的有效性．     

基于COMSOL的波纹管孔道压浆缺陷仿真分析

通过超声波信号检测波纹管孔道压浆密实度,运用COMSOL Multiphysics软件对有无空气泡缺陷及不同空气泡缺陷位置的4种模型进行了仿真．研究了4种模型对接收透射信号时域波形及频谱的影响及不同模型对接收信号能量的影响．结果表明,在无缺陷的钢绞线模型中,超声波能量主要集中在钢绞线的中后方;在有缺陷钢绞线模型中,超声波能量主要集中在空气泡缺陷的左方．换能器接收到的无缺陷模型信号的时频域幅值远大于有缺陷模型的幅值,不同位置处的空气泡缺陷模型接收的时频域信号幅值相差不大,该方法可以有效地判断出孔道中有无缺陷．     

基于同步挤压S变换的探地雷达信号消噪方法

为提高对探地雷达低幅度有用信号的识别效果,提出了基于同步挤压S变换的消噪方法.首先将含噪声信号进行S变换,并计算出信号的瞬时频率,再将信号的时频能量进行重新集中,从而获得高分辨率的压缩时频谱.然后根据噪声出现的时间和频率,设计相应的二维滤波器在时频域对信号进行消噪.在消除噪声能量后,再进行反变换得到有用信号.由于在压缩时频谱上可以更好地区分有用信号和噪声,消噪时有效信号的能量可以被尽可能多地保留下来.仿真信号和探地雷达实际信号的处理结果表明,利用同步挤压S变换在时频域进行消噪能够取得很好的效果.     

采用Lamb波理论的超大型航空铝板的损伤检测

目的针对飞机机翼的铝板在正常使用条件下经常出现的切割和冲击两种微损伤类型进行损伤检测.利用超声导波传播过程中衰减小,传播距离远的特点,从而解决传统检测方法的逐点扫描的缺点.方法采用PZT压电陶瓷作为检测的Lamb波信号的激发和接收传感器,通过Hilbert变换计算监测信号的幅值变化,从而确定信号能量的分布规律,进而研究铝板的损伤程度.结果切割损伤产生新的边界会产生新的反射波,信号分析过程中可以根据波的传播速度确定损伤的位置,同时根据信号幅值和能量变化确定损伤的程度.结论冲击损伤可以从回波的Hilbert变换能量变化中检测到,但是信号的解析和确定损伤位置变得复杂得多.该方法可以有效地对超大型铝板进行无损检测.     

爆破地震波时频域分析方法及应用

为了研究各时频域分析方法对爆破振动信号时频特征提取的有效性,设计了仿真试验并对不同时频域分析方法进行了对比分析,验证了自适应最优核分布在最大程度抑制交叉项的同时具有较高的时频分辨能力和分辨精度,是适合爆破振动信号时频分析的最佳方法。应用此方法对实测的单段和多段爆破振动信号进行时频分析,结果表明：多段爆破振动信号出现多个能量峰值,并且峰值能量增大、持续时间延长是振动信号叠加的结果。此方法可从信号能量大小和持续时间的角度对爆破振动信号时频特性进行详细解读,为爆破地震效应的深入研究提供实用的分析技术。     

车辆传动系监测信号突变与渐变识别

为识别车辆传动系运行状态的变化,讨论利用小波变换处理传动系监测信号,提取信号在时域的突变特征;利用折中阈值法对监测信号进行消噪处理,从而识别监测信号的渐变趋势,并提出了一种阈值改进方案. 从能量谱和特征频率分布的角度,研究了监测信号的变化趋势在频域的表征,并提出了一种解决小波包混频现象的方法. 研究结果表明,利用小波变换能同时在时域和频域上提取出监测信号所隐含的表征系统运行状态变化的信息.     

信号短时分析方法在机械故障诊断中的应用

定性研究了短时能量分析法的特性,指出该方法在时域中相当于用能量法检测瞬态信号,而在频域中相当于用自相关函数法检测频谱中的周期成分,并根据方差与一步自相关系数的关系讨论了可用于分析调频信号的短时一步自相关函数法,给出了2种计算短时参数的快速算法,最后以振动信号分析实例验证了短时分析法的有效性。     

基于子带能量线性映射的噪声中端点检测算法

研究噪声环境下的语音端点检测问题。在低信噪比下 ,虽然噪声和语音的频谱分布不同 ,但是传统语音检测算法使用的时域能量没有描述能量在各频域子带的分布 ,对于语音和噪声没有很好的区分性。以前提出的基于时间 -频率的能量参数利用频域的限带能量加上时域能量来进行噪声中的语音检测。但是它们选择频带的依据是语音信号的高能量子带 ,而没有考虑噪声的子带能量分布。该文提出的语音检测方法同时考虑语音和噪声的频域能量分布 ,采用线性映射的方法将 Mel滤波器组的子带能量特征空间映射到噪声和语音最有区分性的一维子空间 ,得到新的特征参数 EL MBE进行语音检测。实验结果表明 ,在噪声环境下基于线性映射的能量参数比时域能量 ,基于时间 -频率的能量有更好语音检测性能。