基于虚拟仪器的相位差测量研究

针对相位差检测的过零法和相关分析法,阐述了算法的检测原理,讨论了影响相位差检测精度和快速性的因素.提出了改善精度的技术措施和原则.其中过零点判定为关键技术,当用于信号幅值较大场合时应尽量提高信号采样频率.基于数据采集硬件设备和虚拟仪器软件平台,通过对信号的滤波和去噪处理,实现了相位差的高精度快速测量.相位差检测实验结果表明,提出的方法能快速准确地实现相位差的检测.     

低频微弱信号高精度检测研究

复杂环境下高精度检测低频微弱信号非常重要,本文针对目前低频微弱信号检测系统精度低、检测方法繁琐、仪器价格昂贵等问题,设计了一种用于500 Hz以下、幅值为0.01 nA或者mV级低频微弱信号高精度检测系统.对实际环境中低频微弱信号测量的噪声源及抗干扰措施进行了理论分析;其根据低频微弱信号特点和抗干扰措施设计了一种低频微弱信号高精度检测系统;最后,通过调试实验和人体脉搏信号测试验证了检测系统的性能.测试结果表明,该检测系统能够实现500 Hz以下、幅值为0.01 nA或者mV级的低频微弱信号检测,检测误差低于0.5%;人体脉搏信号检测输出信噪比为（60±2） dB,均方根误差小于5×10-4,信号细节特征信息完整.由此得出,该检测系统具有精度高、抗干扰性强、稳定性好、实用性强、操作简单、价格低廉等特点.      

高噪声率下一种改进的极值型中值滤波算法

在对极值中值滤波算法进行研究与分析的基础上,提出一种在高噪声环境下改进的极值型中值滤波算法,该算法在原有算法的基础上提出如下改进:去除窗口中的全部噪声点,只对由信号点组成的有序序列取中值,并以该值作为输出值.实验表明,该方法滤波效果比较理想.     

高精度数字测速及动态位置检测算法

为提高伺服系统的反馈精度,讨论了针对增量式光栅编码器的常用数字测速方法的测量精度.提出了基于32位浮点运算和改进的M/T法的高精度数字测速及动态位置检测算法.并以高性能32位浮点型DSP和大容量FPGA实现了算法的软硬件结构和功能.结果表明该算法可以充分发挥增量式光栅编码器的动态连续测量能力和高频时标信号的内插作用,在整个测速范围内获得很高的测速精度和精度一致性,提高位置反馈的动态测量分辨率.对提高速度和位置反馈精度,改善伺服控制系统性能具有实际意义.     

海水营养盐微弱信号检测技术研究

基于光电检测原理和锁相放大技术,对海水营养盐微弱信号检测技术进行了研究。采用模拟锁相放大电路对光电二极管的微弱电压信号进行前置放大滤波处理,基于STM32F401硬件平台提出了改进的变步长最小均方自适应滤波算法对微弱信号做进一步滤波提取,最终实现海水营养盐微弱信号的精准检测。仿真和实验数据表明,该技术方案能够提高营养盐传感器的数据准确度和精密度。     

高精度介质损耗角实时在线测量方法

为提高电气设备介质损耗角的测量精度,利用最优相关滤波法提取基波信号,通过短时傅里叶变换（STFT）插值谐波方法,抑制长频谱泄露的影响。仿真结果表明,最优相关滤波法可以克服加性噪声和调制性噪声的影响,在低信噪比情况下,能够有效消除噪声并检测出有用信号,提高STFT加窗谐波分析法的计算精度。系统频率在49.5～50.5 Hz时,该算法仍能保持较高的计算精度,且受频率变化影响较小。该方法能有效提高信号的分辨能力和准确度。     

过套管电阻率测井微弱信号检测时域方法

过套管电阻率测井是一项重要的测井技术,该项目的一个难点为微弱信号的检测.采用了一种微弱正弦信号检测时域处理方法,并详细阐述了时域法微弱信号检测的测量原理,同时给出了过套管电阻率测井微弱信号检测的仿真试验结果.研究结果表明:在该领域,用时域方法处理信号在最低信噪比工作门限达到-20dB时,可以达到很高的检测精度.     

基于AD7714的温度测量系统

本文在简要介绍AD7714芯片性能的基础上,较详细的讨论了AD7714芯片在温度测量系统中的接口电路,包括该芯片与温度传感器、基准电压源(AD780)、MCU的接口电路,并就提高温度测量系统的精度和工作稳定性进行了探讨。较好的解决了对微弱信号高精度测量的设计难题,为温度测量领域中高精度检测低电平弱信号提供了有效的途径。     

流体管道压力信号的高精度实时滤波方法

针对流体管道压力数据的特征,设计了管道泄漏实时高精度检测与定位的压力信号采集方法;在此基础上基于对压力信号的分析,设计了一种压力数据高精度实时组合滤波方法,分别应用低通滤波、陷波滤波和小波滤波对压力信号进行实时滤波处理,并给出了滤波方法中每个步骤的选择依据,以及参数选择方法.该滤波方法在滤掉压力信号中噪声的同时,较好地保留了压力变化的幅值和相位信息,从而有效提高泄漏定位精度.通过流体管道试验仿真系统和实际管道数据的仿真验证和试验,证明了该滤波方法的有效性.     

高精度长光栅动态检测的新方法

根据双频激光干涉测量原理，针对进口设备HP5528激光干涉仪不能进行动态检测的缺点，提出了一种改进HP5528激光干涉仪并实现高精度长光栅动态检测的新方法，论述了长光栅长度误差的检测和长光栅莫尔纹信号质量的检测，其中包括激光信息处理、信号采集、计算机接口和算法。该方法不仅可以检测光栅尺的精度，还可以通过信号分析了解光栅尺制造过程中的误差源对光栅尺制造精度的影响，也可以实现对磁栅、线纹尺等长度计量元件进行高精度动态测量。     

基于编码调制视觉诱发电位脑机接口滤波算法的性能比较

脑机接口(brain-computer interface,BCI)的分类性能一定程度上取决于对脑电信号的预处理方法,这项研究提出了一种空域时域滤波的预处理方法,以解决人类视觉系统中的潜伏延迟对编码调制视觉诱发电位(c-VEP) BCI的目标识别性能的影响。基于一个平均信号和单次试验信号之间的最小均方误差(the least mean square error,LMSE)创建时域空域滤波器,并且通过最小绝对收缩和选择算子(the least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)将稀疏约束应用于滤波器的权重系数,并用模板匹配法来对目标进行识别。将算法应用于由63比特的M序列及其循环移位序列调制的16个目标的c-VEP BCI,并与通用的空域滤波算法典型相关分析(CCA)及空域时域逆滤波算法进行比较。结果表明本研究所提出的算法在分类准确率方面优于其他两种算法。     

基于压缩感知的MIT图像重建方法

针对目前磁感应成像技术(MIT)的图像重建质量存在精度较低的问题,提出了一种基于压缩感知原MIT图像重建方法.将MIT系统电压数据的采集过程视为压缩感知的线性测量过程,通过对灵敏度矩阵进行补零拓展和行向量随机重组操作重新设计了测量矩阵;采集到的电压向量也用相同的方式处理,作为压缩感知的测量信号.然后利用压缩感知信号重构算法恢复原始信号.最后进行了仿真实验,实验结果表明,利用本方法获得的重建图像误差和相关系数比传统图像重建算法要好.由此可见,这是一种精度较高的MIT图像重建方法.     

分布式光纤振动检测系统信号后处理算法研究

针对基于相位敏感的分布式振动检测系统在实际工程应用中存在的容易受到环境噪声影响的问题,对系统信号进行滤波算法理论模拟及现场实验验证。结果表明,通过对原始信号进行高通滤波后差分及平均处理,能够有效地除去环境中大幅值、低频、周期性的噪声信号,系统信噪比提高50%,检测效果增强。     

基于SVD/小波的MEMS陀螺误差分析及降噪处理

陀螺仪作为导航系统的核心传感器,其输出信号的精度对导航结果有着重要的影响。针对微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)陀螺成本低、应用广泛但精度低、噪声大的使用现状,选取小波分析方法对MEMS陀螺信号进行误差分析,针对误差分析结果提出了一种小波分析结合奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的降噪方法以剔除微弱噪声信号。针对小波分析存在的小波分解层数和小波系数难以选取的问题,提出一种自适应选取小波分解层数和变换小波系数的改进小波算法;通过引入SVD以改进小波变换检测微弱信号中噪声的劣势问题,设计双轴电动转台的静、动态试验,静态试验进行信号的误差分析,动态试验验证改进算法的精度,得出改进算法比之传统小波算法降噪性能提升的结论。     

基于Morlet小波滤波的改进方法及仿真研究

基于Morlet小波的滤波方法是新近发展起来信号分析方法,对于提高结构动态测试信号分析精度具有重要作用.本文对该方法的原理与算法进行了分析,指出该方法分析效率较低,尤其是滤波过程对信号阻尼特性有不利影响等问题.在此基础上,提出了基于Morlet小波滤波的改进方法.采用欧洲航空界广泛应用的GARTEUR飞机模型进行数值仿真研究,利用改进前后两种方法对仿真的扫频信号进行滤波,并基于滤波数据进行阻尼参数的识别.结果表明,改进方法计算量小,且较好地保持了信号的阻尼信息,验证了改进方法的有效性.     

一种改进的混合三端输电线路故障定位算法研究

针对混合输电线路故障多、定位精度差等问题,提出一种基于改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)和Teager-Kaiser能量算子相结合的混合三端输电线路故障测距方法。首先对输电线路故障电压信号使用新型相模变换进行解耦,以消除线路间的电磁耦合现象;然后利用改进的CEEMDAN和Teager-Kaiser能量算子对解耦后的故障电压信号进行分解,提取了故障初始行波到达检测点的时间,再根据故障时暂态电压行波零模分量和线模分量的故障特性,提出一种基于零模和线模时间差的故障分支判别方法;最后为解决无法得到行波波速精确值的问题,采用基于零模线模时间差的行波测距方法得到了精确的故障定位数据。基于仿真模型,对比改进CEEMDAN算法和传统CEEMDAN算法,验证所提改进算法的有效性。仿真结果表明,所提算法不受故障类型、过渡电阻、波速、时间不同步的影响,具有较高的测量精度。改进CEEMDAN算法能够有效改善故障信号经传统CEEMDAN算法分解后带来的随机性问题,具有较高的工程应用价值。     

基于重构噪声子空间的相干信号DOA估计

传统DOA(direction of arrival)估计算法无法处理相干信号,因此提出一种基于重构噪声子空间的高精度DOA估计算法.该算法利用阵元接收数据的自协方差与互协方差信息构造成增广矩阵作为新的协方差矩阵,对该矩阵进行奇异值分解得到相应的噪声子空间和特征值矩阵.为了获得更精确的信号向量,重构一个由新特征值矩阵对应的特征向量所组成的噪声子空间.最后通过谱峰搜索得到DOA估计值.算法不影响对非相干信号估计的效果,并且比IMMUSIC(improved multiple signal classification)算法具有更高的估计精度,在低信噪比及信号入射间隔较小的情况下也有良好的准确性.仿真结果表明,提出的改进算法在低信噪比及低采样快拍数的条件下,能有效估计出相干信号的波达方向.     

基于双耦合混沌振子的未知频率弱信号检测

针对微弱信号检测的难点问题,提出了一种应用于未知频率微弱信号的分段测频检测方法.利用双耦合Duffing系统相轨迹状态的跃迁对于输入微弱信号的敏感特性实现了对淹没在强噪声中的微弱信号的检测,同时利用分段测频方法实现了对微弱信号的频率测量,有效地解决了单Duffing振子的微弱信号检测方法易受噪声影响产生误判的问题,突破了现有微弱信号混沌振子检测方法只能进行已知频率信号检测的局限性.仿真实验结果证明该方法确实能够较为准确地检测出输入微弱周期信号的频率,使微弱信号检测技术得到进一步完善.     

一种有效的脉冲噪声滤波算法

提出了一种新的图象脉冲噪声消除算法,该方法可以快速有效地去除图象中的脉冲噪声,并保留图象的细节。该算法主要通过利用象素点邻域的中值与最大、最小值信息,决定噪声象素的取值。对本算法与中值滤波算法进行了分析仿真,结果表明,本算法去除噪声与保留细节的效果好,对高强度的脉冲噪声也有比较好的滤波效果。     

基于总体平均经验模态分解和一步式字典学习联合去噪的语音端点检测算法

针对复杂环境下语音端点检测准确率低下且检测耗时过长的问题,研究一种基于EEMD和OS-DL联合去噪的语音端点检测算法。首先利用EEMD（总体平均经验模态分解）算法对输入语音进行分解得到IMF（本征模式分量）,然后使用OS-DL（一步式字典）算法分别对纯净语音信号与噪声信号进行训练,得到纯净语音信号和噪声信号的幅度谱字典,进而对幅度谱进行稀疏表示,利用得到的系数矩阵重新构建出语音信号频谱,将重构出的语音信号频谱经过傅里叶逆变换得到降噪后的语音信号,最后对降噪后的语音信号利用均匀子带频带方差法进行端点检测。实验结果表明：该算法在复杂环境信噪比低于-10dB情况下检测准确率仍可达到85%以上,且平均检测时间缩短至传统端点检测算法的1/3。