二维信号Hilbert-Huang变换时频谱研究

Hilbert-Huang变换(HHT)自适应时频分析是处理非平稳数据较为有效的新方法.根据一维Hilbert-Huang变换信号时频谱变换原理,研究了二维信号的分解和时频谱分析方法.通过把二维信号按指定方向进行一维分解和时频谱变换,构造出二维信号时间(空间)-频率-能量谱图,使二维信号在指定方向的时频特性能正确地显示出来,从而拓展了Hilbert-Huang变换的应用范围.该方法为分析非平稳二维信号提供了新的工具.     

数字电视的内插算法及其频谱分析

内插法是将隔行扫描方式转化成逐行扫描方式的有效方法之一，通过内插的方法增加电视图像的像素数，达到提高图像清晰度的目的。并对内插法逐行扫描方式和图象的二维信号频谱进行了分析。     

基于MATLAB的二维数字图像信号频域分析仿真

平移特性和旋转特性是二维数字图像信号傅立叶变换的重要性质,而图像信号的频谱是二维数字图像频域分析的重要内容。本文利用MATLAB仿真软件,给出了基于MATLAB的二维数字图像信号频域分析仿真实例,说明了MATLAB不仅可以将抽象的理论形象化,而且可以促进学生对教学内容的理解和掌握,提高学生的工程实践能力。     

分布式非负矩阵分解的认知无线网络感知能力研究

针对传统的认知无线网络的频谱感知能力差、频谱感知的检测率低、频谱检测误差大的问题,提出一种分布式非负矩阵分解的认知无线网络频谱感知能力研究方法。该方法采用基于感知性能的非负矩阵分解进行频谱数据降维,降低数据处理的复杂度,提高运算速度和频谱感知准确率。采用频谱能量检测模型,通过采集到的信号能量来确定共同决策是否存在空闲频谱。通过对频谱感知误差分析,减少出错率,提高分布式频谱的感知能力。实验结果表明,该算法能提高频谱检测的准确率,降低频谱感知的能量消耗,具有较好的实用性。     

频谱分析仪的设计

频谱分析是将输入的某些信号利用计算机对其进行分析的过程,本文主要是基于MATLAB软件,通过其GUI界面设计了频谱分析仪,对各种信号进行了分析处理。通过时域分析可以看到出入信号的波形以及该信号的某些特征值,如频率、幅值、相位、周期等,通过频域分析可以得到信号的在频谱内的周期及功率谱、幅频特性、相频特性、实频特性等。本文主要研究的信号有音频信号、声卡录音、信号发生器、图像信号,对于图像信号对其进行了频谱、功率谱以及直方图的分析。     

频谱泄漏效应补偿的信号处理方法研究

为减小频谱泄漏对谱分析的影响, 将传统离散傅里叶变换(DFT: Discrete Fourier Transform)的方法和运算从经典的一维频谱扩展到二维时频谱, 在此基础上对简谐信号存在能量泄漏的频谱中任意频率成分的幅值与时域信号截断长度的关系(时谱)进行实验研究, 从而提出一种信号的时谱描述方法。实验结果表明, 在频谱泄漏条件下任意频率成分的幅值随时域信号截断长度的变化遵从sinc 函数, 基于这种关系可完成简谐信号任意截断条件下的频谱构造, 实现零误差幅值谱构成, 得到非整周期截断时DFT 幅值谱误差与信号中所含周期数的关系服从指数规律, 且当信号长度是周期的10 倍时, DFT 频谱产生的标准差约为0. 001。     

地铁引起地面振动信号的谱分析

应用正交Hilbert—Huang变换,对地铁引起的地面振动信号进行频谱分析．首先,利用正交的经验模式分解方法,得到地铁引起地面振动信号的相互间完全正交的固有模式分量,对各阶固有模式分量进行Hilbert谱分析,进而得到Hilbert边际谱．然后,通过对地面振动信号的Hilbert边际谱进行分析,获得其频谱特性．将地铁引起地面振动信号的Hilbert边际谱和Fourier谱进行比较,指出两种谱分析方法分析地铁引起地面振动信号频谱特性的差异．最后根据Hilbert变换的线性性质,得到消除背景振动、纯粹由地铁运行引起地面振动的频谱特性．     

倒频谱在齿轮故障诊断中的应用

根据倒频谱所具有的特性，将原来信号频谱图上成族的边频带谱线简化为单根谱线。利用这一特点来识别齿轮振动复杂频谱图上的周期结构，分离和提取出密集泛频信号中的周期成分、多成分边频等复杂信号，使测试系统的在线故障诊断更加快速准确。     

基于优化EFD算法的风电行星齿轮箱故障诊断研究

行星齿轮箱作为风力发电机的关键核心部件，对其故障进行准确诊断能有效提升风力发电效能．行星轮系作为一种复杂的传动机械部件，其频谱表现异常复杂，且故障信息极易被无关成分或干扰成分淹没，而利用信号分解获取故障分量的方法在行星齿轮故障诊断中发挥着重要的作用．因此，针对经验傅里叶分解(empiricalFourierdecomposition,EFD)易陷入局部频谱分割的问题，优化改进了EFD的频谱分割算法，即在原频谱分割算法上引入边界阈值机制，优化频谱分割边界点的选择，有效限制边界频率陷入局部的问题．通过构造多分量仿真信号对比分析原频谱分割算法和优化算法，并逐步增加分量成分对比分析．仿真分析结果表明，原频谱分割算法随着分量成分的增加，其边界频率逐渐陷入局部，而优化算法却能准确获取边界频率，验证了优化EFD算法的有效性，表明优化频谱分割算法是在原频谱分割算法上的有效改进．最后通过对风电行星齿轮箱实验数据的分析表明，与EFD算法相比，优化EFD算法获取的边界频率不易陷入局部，可以更好地获取故障分量．在对风电行星齿轮箱的故障诊断中，能更有效地识别故障频率成分和确定故障位置．     

频谱分析仪谐波测量技术研究

本文介绍了频谱分析仪测量信号谐波的技术;分析了造成频谱分析仪谐波测量失真的原因;重点针对不同特性的信号,给出了应用频谱分析仪进行谐波测量时的注意事项和解决办法以及频谱分析仪的对数平均值法、电压单位和均方根值计算的应用。这些方法可用于对音频和微波信号的谐波分析。     

二维谐波频率的频域非线性预滤波估计方法

根据谐波信号在带噪信号的频谱中表现为异常脉冲这一特性,提出了一种新的有色噪声背景下二维频率估计方法.利用二维滑动中值滤波器能够滤除异常点的能力,提取噪声频谱,消除有色噪声对信号的影响.将有色噪声转化为白噪声,然后利用高分辨率的二维ESPRIT方法估计信号频率.在不需要知道有色噪声任何统计特性的情况下,该方法对有色噪声具有很强的普适性,仿真实验表明,在信噪比达到-18 dB时,该算法仍然能够准确地估计频率.且由于算法中仅利用了二阶统计量,更便于实现.     

二维扩展频谱系统下的PARAFAC接收机

对二维扩展频谱系统的接收信号经过IDFT(离散傅里叶反变换)模块后的信号进行分析,表明此信号具有三线性模型特征;为此,提出了二维扩展频谱系统下PARAFAC(平行因子)接收机算法,该算法先利用三线性交替最小二乘(TALS)算法估计出信源矩阵,然后对其进行判决.仿真结果说明:二维扩展频谱系统PARAFAC接收机算法性能随着SNR增加越来越逼近于非盲相干检测接收机,而且在较低SNR条件下它们具有相近的性能.该算法无需时域扩频码、频域扩频码和信道衰落信息,是一种真正意义上的盲的检测算法.     

基于DSP的频谱分析仪设计

随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并且发挥着重要作用.基于这种情况,利用T I公司性价比很高的数字信号处理芯片TM S320VC 5402设计了一套频谱分析系统.该系统可以对信号进行采集,并进行数据的频域处理,然后直接在普通示波器上显示信号的频谱特性曲线.通过实验测试,该频谱分析系统使用简便直观,只要接到信号源与示波器之间,即可观察信号的频谱.     

频谱包络滤波器及其应用

针对图像处理中的保边平滑问题,提出了一种新的保边平滑滤波器.滤波器通过分析自然图像的频谱特性以及背景噪声在图像频谱中的分布规律,将图像频谱分为对重构图像边缘起重要作用的能量聚集区和背景噪声区.先用傅里叶变换计算输入图像的频谱,滤波时的滤波器通过模拟自然图像的频谱包络来修正该频谱,这样在保留能量聚集区中的频率的同时抑制背景噪声区中的频率,使得滤波后的图像仍然具有原始图像频谱的显著特征,而修正后的频谱经过傅里叶逆变换可以重构图像.实验结果表明,所提滤波器在平滑背景噪声的同时,能够更好地保护原始图像的边缘信息,保边性能优于传统高斯滤波器,滤波结果的视觉效果也明显优于均值漂移滤波器.     

超声检测钢中大理石夹杂的计算机模拟

从有限元基本理论出发,建立了钢的二维计算机模拟模型.对钢板中含有大理石夹杂缺陷时的超声波传播情况进行了数值模拟计算.重点在频域中对透射波信号进行了频谱分析,通过频谱分析得到的各种频域特征量和灵敏频率可以得出大理石夹杂缺陷对超声传播的影响.模拟结果对实际应用有一定的参考价值.     

超声多普勒信号的谱卷积与谱组成理论

通过分析具有任意运动矢量的单散射子所产生的接收频谱，研究了超声多普勒信号的频谱卷积定理．即使在无损媒质和单频声场的假设条件下，超声散射回波信号在频域上也是一个具有一定带宽的频谱，它可以表示为４个子频谱的卷积．在此基础上，讨论了某些特定情况下，尤其是多散射子相干散射条件下的接收频谱组成．由频谱卷积定理，可以从理论上理解和分析多普勒检测信号的频谱组成情况．     

基于纹理频谱子集的纹理识别

纹理频谱法是一种有效的纹理特征提取方法，但其所提取的特征高达6561（3^8）维，导致很大的存储和计算复杂性．局部二值模式通过简化纹理频谱法的定义，虽然减小了计算的复杂性，却削弱了纹理的刻划能力．为了在保持纹理频谱法纹理刻划能力的同时，又减少其存储和计算复杂性，提出了基于子集的纹理频谱方法．新方法建立在统一模式的概念上，仅提取纹理频谱的1个子集，特征维数仅为原方法的12％，大大减小了空间和时间代价．实验结果表明，新方法比纹理频谱法和局部二值模式具有更好的纹理识别性能．     

线性调频Z变换在信号频谱分析中的应用

由于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）算法不能精确反应信号的局部频谱特性,对此,本文以按时间抽取（DIT）的基-2FFT算法为基础,并参考基于FFT的布鲁斯坦（Bluestein）算法,设计了新的信号频谱分析软件,用于对实序列采样信号做线性调频Z变换,即频率抽样处在Z平面上,可沿任意螺线做频率抽样的频谱分析方法.结合工程实践对相同采样点数的信号在0—50Hz频率段做频谱分析,由频谱图可以看到,采用线性调频Z变换算法远比采用FFT变换算法求得信号的频谱更精确.     

基于Matlab的语音信号的频谱研究

Matlab作为一款具备强大科学计算能力和图形显示功能的软件在语音信号处理领域得到了广泛的应用。本文研究了在Matlab环境下的FFT频谱分析原理及其显示,并对采集信号的纹理图像进行了傅立叶变换,实现了傅立叶能量谱。实验证明Matlab对语音信号的频谱处理十分简单方便,易于实现。     

彩色电视采用频谱间置的理论分析

应用周期信号傅里叶级数理论，分析了彩色电视亮度信号和色度信号的频谱结构特点，并从理论上解释了在彩色电视上应用频谱间置的现实意义。