基于CORDIC的交流相位跟踪零差补偿方法及其实现

为了消除温度、振动等环境因素在光纤干涉测量中的影响,发展了一种基于交流相位跟踪零差补偿(PTAC)的干涉条纹相位稳定技术。利用马赫-泽德光纤干涉仪结构和杨氏双孔干涉原理实现高密度的余弦分布干涉条纹投射。光纤端面菲涅尔反射与光纤耦合器构成迈克尔逊干涉结构,光电探测器检测迈克尔逊干涉仪的输出信号。相位稳定子系统采用相位生成载波(PGC)方法提取环境因素引起的光纤干涉臂相位差,结合坐标旋转数字式计算机(CORDIC)求解相位差,并生成补偿信号反馈给压电陶瓷(PZT)驱动器,实现条纹相位的稳定。该系统相位解调精度达2.75 mrad,环境因素对干涉条纹相位的影响低于53.43 mrad。实验结果验证了该相位稳定方法的可行性。     

基于相位生成载波的全光纤传感器定位研究

分布式光纤传感系统可应用于长距离、强电磁干扰环境下的监测.提出了一种用相位调制器进行外调制来提高分布式光纤传感器定位精度的方法.构造基于迈克尔逊干涉仪的全光纤振动传感器系统,并在反射端加相位调制器进行调制,使经过反射端反射的光干涉后的信号处于高频段,而未经反射端反射的光干涉后的信号处于低频段.通过高通滤波和相位解调,获得与外界扰动呈正比的信号,用这一信号进行定位,可以消除因为光纤中的瑞利散射等产生的回光干涉信号的频谱叠加,提高定位精度.该方法结构简单,易实现,通过理论分析和实验证明:采用该方法可以有效提高系统的定位精度.     

迈克尔逊干涉型光纤水听器研究与实现

设计了对偏振衰落不敏感的迈克尔逊干涉型光纤水听器,系统通过使用直接调制光源的相位载波零差检测方式实现了光纤水听器相位载波(PGC)解调,并给出了实验测试结果。由2个水听器组成水听器阵进行了水池实验,结果显示:该干涉型光纤水听器有明显的指向性,具有一定的潜在实际应用前景。     

小波分析在光纤加速度计信号检测中的应用

光纤加速度计凭借自身的诸多优势而受到军事和国防领域的青睐,因此广泛应用于惯性导航系统;但由于受光源光功率的随机变化、光电探测器噪声、电路噪声以及环境噪声的影响,光纤加速度传感器的输出信号通常非常微弱,而且含有大量噪声,从而降低了光纤加速度计的精度,首先针对光纤加速度计系统中的几种主要噪声及其特征进行了分析,针对噪声的特点,研究了小波包分析的方法,并利用该方法提取信号中的有用信息,最终达到削弱干扰噪声的目的;从仿真结果来看,该去噪方法有效.     

基于迈克尔逊干涉原理的光纤传感器简述

摘要：从基于迈克尔逊干涉原理的光纤迈克尔逊干涉仪出发,介绍了光纤迈克尔逊干涉仪系统原理,并分析了干涉仪的工作原理。在此基础上,针对一些对仪器产生影响的问题提出简略的解决方法,同时阐述了此系统的优点以及应用。     

悬臂梁式SAW加速度计的信号特征及测量方案

加速度计设计的传统思路是设法利用好阻尼使悬臂梁尽快进入稳定状态,实现加速度的准确测量.然而,由于阻尼问题的复杂性和时变性,实际声表面波(SAW)加速度计的悬臂梁在外施待测加速度的作用下,常常会出现短暂位移振荡,进而引起声表面波谐振器(SAWR)谐振频率的振荡变化.本文分析了悬臂梁式SAW加速度计在高敏感、欠阻尼工况下SAWR信号的动态特征,提出了一种实时性较强的待测加速度值测量方案,并对该测量方案进行了必要的误差分析.     

迈克尔逊型光纤加速度传感器的信号探测与处理

本文阐述了迈克尔逊光纤加速度传感器简谐振子的工作原理，给出信号处理方法及实验测试结果，其结果表明，该传感器频谱在２００ＨＺ以下，与理论值一致。     

双光路迈克尔逊加速度检波器

研制了一种实用的双光路全光纤迈克尔逊加速度检波器.与单光路结构相比,双光路检波器频带更宽,而且可以实现对检波器敏感元件的横向振动、倾斜和弯曲更好地限制.系统主要包括单模全光纤迈克尔逊干涉仪、简谐振子、信号处理系统.在信号处理过程中采用了交流相位跟踪零差补偿技术(PTAC).实验结果与理论相符合,实测工作频带为0～515 Hz.     

基于Labview的相位载波解调技术研究

在介绍干涉型光纤传感器的相位载波解调技术(PGC)原理的基础上,采用Labview开发软件对偏振无关干涉型光纤传感器进行了数字化解调。结果显示,采用0.08rad1kHz的单频模拟信号,解调后系统信噪比(SNR)为55dB。实验证实,基于Labview语言和数据采集卡的PGC解调,能完整真实的解调出待测信号,并具有噪声低,调试方便,可视化等优点。     

基于M-Z动态干涉仪的全光纤麦克风研究

设计了一种新型的全光纤干涉型型麦克风.通过构造由光纤耦合器和镀铝振膜组成的动态M-Z干涉光路,将外界声压对振膜的作用转化为对光路相位的调制,得到的输出光信号光电转换后可直接提取出原声音信号.整个光路和光纤探头部分无任何电的参与,具有抗电磁干扰、尺寸小、灵敏度高等优点.并通过实验对该光纤麦克风进行了测试,得到了较好的实验结果.     

三维几何信号经验模式分解及其应用

针对三维几何信号非线性、非平稳的特点,提出基于经验模式分解的三维几何信号处理方法。将信号球面参数化,映射到平面,进行均匀规则采样。对平面信号进行限领域的经验模式分解,得到各个内蕴模式图层。从图层信号得到不规则的原始映射信号,逆映射回三维几何模型信号。将该方法用于几何模型的光顺及增强处理,实验结果表明,该方法能够有效处理三维几何信号。     

FFT和小波变换在信号降噪中的应用

信号降噪是指滤除信号的高频噪声从而使信号尽量接近真实值,这是信号处理的关键环节.在分析FFT和小波变换的基础上,采用这两种方法对加入随机噪声的信号进行降噪处理,并在MATLAB平台上仿真实现.用基于信号降噪的两大准则对两种降噪结果进行分析,表明小波变换在该信号的降噪处理中有明显的优势.     

管道泄漏模拟声发射的压缩感知及经验模态分解

管道泄漏监测中常用到声发射信号检测技术。压缩感知理论是一种高效的信号采集压缩处理方法,将其应用到模拟声发射信号的采样重构中,可以使信号采样不再受Nyquist采样定理的限制,降低了数据采集成本,通过重构算法实现对原始信号的精确重构。进而对重构声发射信号进行分解,通过对比信号的经验模态分解,集合经验模态分解和掩膜信号法分解结果,表明掩膜信号法能有效抑制分解过程中存在的模态混叠现象,使分解结果更加精确有效。为声发射信号的特征提取打下坚实基础。     

基于小波变换的电子音乐信号降噪算法

电子音乐信号受到多种因素的影响,包含了大量的噪声,直接影响电子音乐信号的后续处理。为了提高电子音乐信号质量,改善信号的信噪比,针对当前电子音乐信号降噪算法存在的局限性,设计了一种基于小波变换的电子音乐信号降噪算法。首先分析电子音乐信号降噪的研究现状,指出各种电子音乐信号降噪算法的弊端,然后采集电子音乐信号;对其进行截尾操作,提取最有效的电子音乐信号,最后引入小波变换对电子音乐信号进行多尺度分解和重构操作,过滤掉电子音乐信号中的噪声。并采用Matlab 2018编程实现电子音乐信号降噪仿真实验。结果表明,小波变换克服了当前电子音乐信号降噪算法的不足,电子音乐信号降噪的精度高,能够有效识别噪声,使得降噪后的电子音乐信号具有更高的信噪比。     

A joint sparse wavelet coefficient extraction and adaptive noise reduction method in recovery of weak bearing fault features from a multi-component signal mixture

Rolling element bearings are widely used to support rotating components of a machine. Due to close space locations of components in the machine, a vibration signal caused by bearing localized defects is easily overwhelmed by other strong vibration signals. Extracting the bearing fault signal from a multi-component signal mixture is thus significant to detect early bearing fault features and prevent machine breakdown. In this paper, a bearing fault diagnosis method, named cyclic spike detection method, is proposed to extract the weak bearing fault features from a multi-component signal mixture. Firstly, the optimal center frequency and bandwidth of a complex Morlet wavelet filter are determined by a simplex-simulated annealing algorithm along with a maximum sparsity objective function. The filtered signal is then obtained by applying the optimal wavelet filter to the multi-component signal mixture. After that, a new adaptive local maximum selection method is proposed to make the filtered signal succinct. Only a few spikes are retained to reveal potential cyclic intervals caused by bearing localized defects. Two multi-component signal mixtures, including a simulated signal and a real vibration signal collected from an industrial machine, are used to validate the effectiveness of the proposed cyclic spike detection method. The results demonstrate that the proposed method can extract the weak bearing fault features from other strong masking vibration signals and noise.     

高精度磁场式时栅传感器激励信号对测量误差的影响分析及系统设计

为提高磁场式时栅传感器测量精度,本文从理论上推导分析了时栅传感器激励信号源幅值和相位不一致产生的谐波成分对时栅传感器测量精度的影响,提出了一种基于DDS原理并采用完整闭环调节的高性能时栅激励信号源设计方案。以FPGA为微处理器,通过编程分频系统时钟,设置频率、相位控制字对DDS输出的信号频率、相位进行调节,使用增益控制器配合相位累加器实现相位到幅值精确转换。搭建了信号调理电路和信号反馈电路,通过实时对比反馈控制,解决了系统电路阻抗不匹配及干扰导致的激励信号相位不正交性和幅值不一致性的问题。实验结果表明：本文所设计的激励信号源输出信号幅值相对误差只有0.4%,正交性相对误差只有0.05%,并且采用该激励信号源,磁场式时栅传感器测角原始误差从±103.4"降低到了±20.3",有效抑制由于激励信号源幅值不一致和相位不正交带来的谐波误差。经修正后对极内角位移测量误差只有±1.3",整周角位移测量精度达到±2",满足高精度位移测量要求。     

On-line identification scheme using adaptive filters

An on-line scheme for identifying a linear process is proposed which consists of a linear time-varying filter and a parameter update algorithm. The disturbances affecting the process, its input and its output, belong to a general class of signals which are a mixture of stochastic and deterministic signal processes generated by some linear time-invariant system excited by white noise and the Dirac delta function, respectively. The process and the disturbance signal models are not restricted to be asymptotically stable. Either a probing input signal or a normal operating input signal can be employed. The probing signal consists of a finite number of sinusoidal signals (exponentially increasing sinusoidal signals for unstable processes) of distinct frequencies. When a normal operating signal is used, an adaptive scheme is employed to tune the parameters of the filters to the distinct frequency components of the signal. The convergence of the parameter estimates to their true value is established.     

弹体撞击钢板过载信号处理方法

弹体在跌落撞击钢板过程中,弹体上将会叠加非常复杂的震荡信号,这些震荡信号对实际过载信号的提取和分析将造成不可忽视的影响.本文通过将实弹跌落至钢板,采集到弹体在碰撞钢板过程中的过载信号和弹体上的各阶震荡信号,并对这些震荡信号进行频谱分析和ANSYS有限元模态分析,为弹体的碰撞过载数据分析提供了帮助.     

随机信号雷达的发展

随机信号雷达是一种以微波噪声源作为其发射信号或信号调制形式的雷达,相对于传统的雷达体制,随机信号雷达具有许多优良的特性,本文介绍了过去３０多年中随机信号雷达的发展过程,对其基本形式和相关法,频谱法,反相关法等实现方法作出了系统的总结,并且对几种典型的随机信号雷达,如“随机调频连续波雷达”,“正弦加随机调频连;续波雷”和“随机二相码连续波雷达”的基本结构作了介绍,最后对随机号雷达的发展作了展望。     

电磁流量计极间信号干扰的建模与分析

电磁流量计极间信号不仅包含流量信号,而且掺杂有各项干扰信号。流量信号和干扰信号都是由相对独立的信号源产生,所以它们之间以物理叠加的关系构成了电磁流量计极间信号。因此将上述信号构建数学模型,经解析:直流分量代表管内水流速度信号,即流量信号。交流分量呈现为干扰信号特征。采用信号分离手段,较容易得到流量信号并去除干扰信号。实验数据表明通过建模分析可以有效地去除电磁流量计极间干扰信号,此方法设计的电磁流量计误差范围比传统的正弦波励磁电磁流量计误差范围小±0.05%。