线性调频Z变换在数据处理中的应用

讨论一种基于DSP对数据序列进行频谱分析的运算法则。这种线性调频Z变换（简称CZT）是基于DSP处理器采用FFT变换方法对任意长度数据序列进行DFT变换计算。对于同一数据序列,CZT总的运算时间是FFT变换的2～3倍,运算结果和FFT、DFT转换结果一致。CZT适用任意长度采样序列,而非一定要求基2的长度,由此可使处理系统获得最大采样速率、采样大小和频谱分辨率。     

非平稳信号实时谱分析算法及其FPGA实现

针对传统谱分析仪不具有实时谱检测功能且非平稳瞬态信号分析能力不足的问题,提出一种实时谱分析方法并利用FPGA(field-programmable gate array)平台硬件实现。该方法采用长度逼近平稳信号的观察窗、多相滤波器组、线性调频Z变换(chirp Z transform,CZT)频谱细化算法和谱分析算法实现信号实时谱分析。根据系统时延分析和用户输入参数对FPGA各模块时钟频率与运算参数进行配置。仿真结果表明,该方法克服了传统基于快速傅里叶变换(fast fourier transform, FFT)算法全景谱分析和短时傅里叶变换时频相互制约的缺陷;对于平稳信号频率测量误差小于0.6%和功率误差小于4.5%,系统最大时延小于37 μs;对于长度为32.768 μs的非平稳信号最大时间测量误差和频率测量误差分别为0.836 μs和94 kHz。该设计除有22.558 μs的初始计算延时外,对连续数据处理具有实时性能。     

采用加窗插值FFT与逐幅谐波消去法的电机谐波算法

对电机的实测信号进行谐波分析时,由于难以保证信号同步采样和存在测量噪声,采用快速傅立叶变换(FFT)方法进行谐波分析会出现栅栏效应和频谱泄漏现象,不能获得信号准确的谐波参数.作者采用加窗插值FFT,并提出逐幅谐波消去法,以便能精确地分析高次谐波.以基于Blackman-Harris窗的加窗插值FFT算法推导出关于频率偏差的9次方程.实例计算表明,采用加窗插值FFT和逐幅谐波消去法可有效地减少泄漏,降低噪声的干扰,从而可精确地获得各次谐波的幅值和相位.     

Y38A滚齿机传动误差的频谱分析

阐述了频谱分析方法,并采用快速富里叶变换（FFT）算法对Y38A滚齿机的传动误差进行了频谱分析,得出了传动误差的富里叶频谱,结果表明,所获得的频谱与各传动环节的运转频率是吻合的。     

K-S变换及其电网超谐波时频分析应用

依据FFT→优化窗→IFFT思路,突破线性时频变换的窗函数积分性能桎梏,实现高性能优化窗函数的线性时频变换应用,建立新型时频变换算法——K-S变换.对信号x（t）的FFT频谱向量进行频移处理后,与该频移点下Kaiser优化窗的频谱向量进行Hadamard乘积,再将乘积结果进行FFT逆变换（IFFT）,构造出K-S变换复时频矩阵,由此获得x（t）的时间-频率-幅值、时间-频率-相位三维信息;给出逆变换的数学推导与局部性质、线性性质和变分辨率特性;0~150 kHz电网的稳态与时变超谐波信号仿真实验表明,K-S变换的时域、频域分辨能力均优于流行的短时傅里叶变换、S变换,具有优良的变分辨率性能;0~40 kHz超谐波信号的实测证明,基于K-S变换的超谐波电压幅值测量绝对误差均小于0.032 3 V.     

一种低信噪比下LFM信号参数快速估计算法

为了对线性调频(LFM)信号参数进行快速、准确的估计,提出了一种新算法.该算法根据LFM信号当能量一定时在相同时宽范围内频谱幅度平方与调频斜率成反比的特点,通过对若干组快速傅里叶变换(FFT)结果进行模值选大,同时给出了起始频率和调频斜率的估计.仿真结果表明,通过合理设置算法参数,算法可以用于信噪比低至-38dB的LFM信号的参数估计.     

稀疏傅里叶变换理论及研究进展

稀疏傅里叶变换（sparse Fourier transform,SFT）是一种稀疏信号离散傅里叶变换的新算法,比传统快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）更加高效.综述了SFT的理论框架、约束条件及频谱重排、窗函数滤波、降采样FFT等关键技术问题,结合算法最新理论成果,归纳出4种不同的重构方法:哈希映射法、混叠同余法、相位解码法、二分查找法.最后介绍了SFT理论的应用成果,并展望了其未来可能的发展方向.      

线性调频 z变换在光采样光性能监测中的应用

研究采用异步降频光采样技术进行光性能监测的方法,通过软件同步算法对采样信号进行眼图重构和Q值监测.在软件同步算法中使用线性调频z变换(CZT)对离散傅里叶变换频谱进行局部细化,提高频谱分辨率,获取准确的眼图重构时间参数.仿真实验表明,CZT算法能够准确重构被监测光信号的眼图并测量Q值,在算法精度和稳定度方面都优于目前已有算法,且计算时间进一步降低40%.该方法快速、准确,能够很好地应用于光采样光性能监测系统.     

一种提高电力系统频率检测精度的改进CZT算法

讨论线性调频Z变换(CZT)的频率误差原因。指出CZT误差受采样时间和信号初相位的影响,且当信号相位差90°时两信号的CZT频率关于真实值近似对称,并提出改进的正交平均CZT算法。分别对单频信号和电力仿真信号进行仿真实验。结果表明,改进算法的频率精度比传统CZT的精度提高了至少20倍,有效提高了电网频率的分析精度。     

基于Matlab GUI的离散信号谐波分析

通过分析周期信号的傅里叶级数和傅里叶变换的关系,为谐波分析提供理论依据。由于存在频谱泄露和栅栏效应,使用快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时计算精度不高。为此,本文提出采用频域采样点数等于离散信号长度的离散傅里叶变换(DFT)进行谐波分析,可以有效的减小频谱泄露和栅栏效应带来的影响。通过模拟分析,验证了相比于FFT算法,该算法具有较高的计算精度。最后,基于该算法,使用MATLAB GUI制作了一款具有界面友好且便于数据处理的谐波分析软件,其中包含误差计算模块。利用该软件对多个信号进行谐波分析并计算误差,结果表明,误差的均方差和标准差均较小,由此进一步证实该算法是有效的。     

基于PC机软、硬件扩展的数字频谱分析仪

作者所研制的数字频谱分析仪是新的一代个人仪器,它采用基2时间抽取的快速傅里叶变换(FFT)算法来获取信号的频谱,实现了信号的非实时频谱分析。另外,它还可显示信号的时间波形,可作为数字存贮示波器使用。文中给出了 FFT 信号流程图、硬件电路框图、程序流程图和试验结果。     

基于全相位FFT三谱线校正的电网谐波与间谐波检测算法

电网谐波检测中,传统FFT算法存在的频谱泄露现象影响了检测的精度.为解决这一问题,分析和比较了全相位FFT算法与FFT算法之间的区别,将一种三谱线校正方法推广到精度更高的全相位FFT算法,并由此提出一种全相位FFT三谱线校正算法.该算法利用频谱峰值频点周围三根谱线信息构造频率偏移量修正公式,进而获得全相位FFT幅值和频率校正值,并利用全相位FFT的相位不变性直接获得信号相位.通过与FFT三谱线插值算法、全相位FFT双谱线校正算法和全相位FFT双谱线插值算法对比,结果表明该全相位算法具有更好的谐波和间谐波检测精度,并且抗白噪声能力更强.     

信号的DFT对其CFT逼近程度的研究

离散傅立叶变换（ＤＦＴ）或它的快速计算（ＦＦＴ）是信号分析与处理最有力的工具之一,但由于它是用为基频整数倍的Ｎ个频率分量去逼近实际信号的连续傅立叶变换（ＣＦＴ）的值,故用ＤＦＴ估计信号的频谱通常是近似的．本文不仅给出了信号的ＤＦＴ与其ＣＦＴ之间的关系式,而且在此基础上证明了用ＤＦＴ估计信号谱的近似性,给出了用ＤＦＴ精确估计整数频率和非整数频率信号的频谱方法．同时,还研究了窗函数的形状及在离散数据后面补零对用ＤＦＴ估计这些信号ＣＦＴ的影响     

减少频谱泄漏的自适应同步抽样算法

叙述了DFT在连续信号谱分析中的频谱泄漏现象，分析了造成频谱泄漏的原因，讨论了一种自适应同步抽样算法。该算法利用频率跟踪技术实现采样频率的自适应调整。实验结果表明，该算法能够有效地减少频谱泄漏，在以交流电信号测量为基础的系统中具有较好的应用价值。     

基于DSP的通用FFT算法在电网谐波检测中的应用

随着DSP在数字化处理和数字控制系统领域日渐成为一项成熟的技术,一种基于DSP的快速傅立叶变换(FFT)的实现方法被提出。该算法采用汇编语言实现,并采用目前控制领域最高性能的处理器TMS320F281x系列DSP对采样信号进行FFT运算,能快速检测出电网中三相电压、电流的各次谐波,以进行谐波的实时分析处理。通过实验和现场运行,验证了算法的正确性和高速性,可作为一种通用的算法应用于谐波检测。     

全相位时移相位差频谱校正法

为精确估计噪声背景下正弦信号频率、幅值、初始相位,提出了基于全相位FFT谱分析的时移相位差频谱校正法．此方法需对存在时移关系的两输入序列分别进行全相位FFT,直接取主谱线的相位值无需校正即可得到初始相位的估计;利用主谱线上的相位差值即可获得精确的频率估计．同时阐述了传统相位差法向全相位时移相位差法的衍生关系．由于全相位FFT具有良好的抑制频谱泄漏特性,因而该法的频率和相位估计精度非常高,无噪时频率误差处于10^12分辨率级,相位误差可达10^-9度．     

基于双面成像的色织物密度自动测量技术

探究了色织物纱线密度自动测量的方法,通过一套实验室自行开发的双面图像采集系统采集色织物的正反双面图像,利用Radon变换和仿射变换对采集得到的双面图像进行对位和匹配,通过2种不同融合算法将双面图像进行融合,借助快速傅里叶变换技术(FFT)提取融合图像中对应周期性结构的特征频率点,利用快速傅里叶反变换技术(IFFT)对特征频率点进行重构,最终测得织物密度。分析了色织物单面图像和双面融合图像的傅里叶频谱图,发现单面图像的纹理分布是片段式的,对应的频谱是分散的,而双面融合图像的频谱能量集中在水平或垂直方向,对应的纱线频率点容易提取。试验结果表明:基于双面成像测得纱线密度与密度镜法测得结果相比,最大误差为1.96%,平均误差为0.86%,该方法可以提高色织物纱线密度测量的准确性。     

一种基于离散时延的鲁棒声源三维定位方法

为了减少相位变换加权的可控响应功率(SRP-PHAT)声源定位算法的计算量,提出一种基于离散时延的改进算法.该方法首先利用FFT将麦克风阵列的每一帧接受信号变换到频域,然后在频域补零至16倍帧长,再运用IFFT将所有麦克风对的广义互相关函数在搜索之前计算好,从而可大幅度减少计算量.频域补零提高了广义互相关函数的采样率,因而由时延离散带来的定位误差很小.仿真结果表明,无论在远场还是近场条件下,该算法均能将计算量降低一个数量级而保持原算法的鲁棒性.     

用样点加密和补零充位提高频谱分辨率

在地震数据处理中,频谱分析是不可缺少的重要环节。PE—3284机TRAFO模块是采用FFT算法进行频谱分析的。由于频谱的分辨率与被处理的时窗长度成正比,当时窗长度小于2000ms时,分辨率很低,不能用于实际生产。本文提出用样点加密和补零充位的方法提高频谱分辨率,效果明显,方法简单,对时窗长度大于75ms的谱分析,完全能满足实际处理需要。