具有自校准能力的随机采样技术的研究

为了提高数字存储示波器的可测信号带宽,常采用随机采样技术来获得更高的等效采样率.讨论了随机采样的实现方法,给出了一种具有自校准能力的实现方法,利用该方法来进行采样,可以在采集数据的同时完成校准,精确计算采样数据在波形中的位置,从而降低采样位置的测量误差.     

非稳态信号计算阶次分析中的重采样率研究

对于转频不断变化的旋转机械振动信号,运用阶次跟踪分析方法能够避免常规快速傅里叶分析中出现的“频率模糊”现象。在试验设计阶段,时域采样率凭经验设定,角域重采样信号存在阶次混迭现象。分析了角域重采样和时域采样的关系,得出在实际操作中由所需角域分析带宽和预期转速确定时域采样率,再由采样率和实际转速确定实际角域重采样阶次和分析带宽,推导出了时域采样频率和采样阶次必须满足的条件,进行了仿真算例分析。最后,以某型航空发动机起动时的振动信号为例,进行状态检测分析,验证了该方法的正确性和有效性。     

计算阶次分析中的采样率设置准则

针对旋转机械状态监测和故障诊断领域常用的计算阶次分析方法,分析了角域采样率准则,给出了计算公式;计算阶次分析实验中存在2次采样:时域采样和角域重采样.转速变化的影响使得1种采样相对另1种采样必然为变采样率的采样.变带宽跟踪抗混滤波难以实现,为此分析总结了只用1次定带宽抗混滤波——时域抗混滤波的采样率设置方法:时域采样率应根据最大转速来设置,否则会采样不足;角域重采样率则应根据最小转速来确定,否则会产生阶次混迭.     

一种新型随机等效采样的实现方法

随着现代电子技术的发展,测试手段的提高,开发人员对数字存储示波器的采样率提出了更高要求。为了解决高速数据采集成本高的问题,提出了随机等效采样技术,并利用游标卡尺原理实现对触发时刻与下一采样时钟的时间测量,完成了等效采样率为10 G的采集模块的设计。该模块主要由触发时钟产生模块、采样时钟产生模块、等效采样测时模块与数据存储模块组成。该技术具有较高的实用性,并已应用于产品中。     

随机采样技术在数据采集卡中的应用

论述了随机采样的基本原理,提出了利用随机采样技术提高数据采样率的一种方法.讨论了随机采样在数据采集卡中的具体实现并给出了相应的仿真波形.     

基于FPGA的高速高精度数据采集系统的设计

针对数据采集系统存在采样率低和误差大的问题,提出了一种基于FPGA的高速高精度数据采集系统的设计,系统ADC采用并行多通道分时交替采样技术实现对输入信号的高速采集,在对系统各个模块进行介绍的基础上,重点分析了由并行多通道分时交替采样技术带来的偏置、增益和时延误差,根据3种误差的特性,提出了误差矫正方法,对系统进行测试,结果表明该系统可完成明显的误差矫正且能实现对信号带宽为200 MHz,采样率为1 GHz的数据高速高精度采集。     

基于压缩传感理论的随机等效采样信号的重构

随机等效采样技术通过对周期信号进行多次随机时间间隔取样,以时间间隔为序排列采样数据,形成具有较高等效采样率的波形。然而,由于时间间隔的非均匀性,很难采集到足够的有效信号重构原始波形。为了克服这种信息不足引起的重构误差,提出了一种基于压缩传感理论的随机等效采样信号重构方法,构造了随机等效采样测量矩阵。该方法能够对周期信号以低于信号奈奎斯特频率的采样率进行随机采样,通过最优化问题从有限的采样值中重构原始信号。最后通过实验对该方法的可行性进行了验证。     

基于SVD与MUSIC的亚奈奎斯特采样重构算法

调制宽带转换器(modulated wideband converter,MWC)采样方法针对稀疏宽带信号实现了可精确重构的亚奈奎斯特采样,缓解了采样率高的压力.然而现有重构算法所需的最小通道数和采样率与理论下限值仍存在较大差距.针对该问题基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和多信号分类(multiple signal classification,MUSIC)思想提出一种间接重构算法.该算法首先利用SVD思想通过降维变换在不改变未知矩阵支撑集的前提下将MWC采样模型转化为低维的多测量向量(multiple measurement vector,MMV)问题,然后利用MUSIC思想获取支撑集,最后通过伪逆实现重构.实验结果表明,与传统重构算法相比,该算法可以进一步降低采样率要求,在较少的通道数下实现高概率重构,在一定条件下,重构所需的最低通道数已接近理论下限值.     

旋转机械振动信号整周期重采样技术的研究

针对频谱泄漏及栅栏效应问题,建立了基于整周期重采样技术提高振动分析精度的方法,采用振动信号同步采集的频率计算整周期采集所需的时间,利用此时间可以对波形实现整周期重采样,并且在相位计算时,对各个通道补偿因循环采样所产生的相位误差.研究结果表明:该方法对振动信号可以实现整周期重采样,并能显著提高振动信号的幅值及相位精度,具...     

一种提高测角精度的线交叉寻峰算法

为了提高测量精度，提出了一种适用于前后沿对称脉冲波形的线交叉寻峰算法。该算法利用对脉冲前、后沿的采样数据估计直线位置线的参数，并计算2条直线位置线的交点，实现脉冲峰值位置的估计。该方法能有效减小参考点和计数脉冲频率引起的测量误差。由于为线性算法，且对采样率要求低，易于工程实现。计算机仿真结果验证了所提出方法的有效性。     

An adaptive moving total least squares method for curve fitting

The moving least squares (MLS) method and the moving total least squares (MTLS) method have been developed to deal with the measured data contaminated with random error. The local approximants of MLS method only take into account the error of dependent variable, whereas MTLS method considers the errors of all the variables, which determines the local approximants in the sense of the total least squares. MTLS method is more reasonable than MLS method for dealing with errors-in-variables (EIV) model. But because of the weight function with compact support, it is complicated to choose fitting method for the best performance. This paper presents an Adaptive Moving Total Least Squares (AMTLS) method for EIV model. In AMTLS method, a parameter λ associated with the direction of local approximants is introduced. MLS method and MTLS method can be considered as special cases of AMTLS method. Curve fitting examples are given to prove the better performance of AMTLS method than MLS method and MTLS method.     

基于扭矩法和超声法检测螺栓预紧力的误差分析

文中分析了螺栓预紧力测量中的扭矩法和超声法的检测精度。基于扭矩法和超声法的检测原理,设计出检测装置,采用这2种方法对同类型紧固螺栓的预紧力进行了测量分析,并根据测量结果,分析了采用扭矩法和超声法测量紧固螺栓预紧力的测量误差。结果表明,在实验室环境下,与扭矩法相比,采用超声法测量螺栓预紧力的误差更小。     

交通环境振动测试数据中暗振动去除的ANFIS法

轨道交通引起的环境振动测试数据中混杂着暗振动的成分。提出了一种去除暗振动的自适应神经模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system,简称ANFIS)法,阐述了其基本原理,给出了该法的具体实现步骤。通过一条列车引起的地面振动加速度时程与一条暗振动加速度时程叠加得到现场实测振动加速度时程,采用提出的ANFIS法及其他几种已有方法对该算例进行了去除暗振动的计算,并进行了对比分析。几种方法计算的时程均方根误差分别为:谱幅值修正法0.414mm/s~2,自功率谱法0.363mm/s~2,自互功率谱法0.261mm/s~2,ANFIS法0.074mm/s~2,可见,ANFIS法均方根误差最小;几种方法计算的加权振级VLz分别为:振动级修正法63.842dB,谱幅值修正法62.894dB,自功率谱法63.859dB,自互功率谱法63.802dB,ANFIS法63.805dB,ANFIS法计算结果与真实交通振动值63.815dB最接近。结果表明,在时程、傅里叶谱、功率谱密度及振动级的计算上,ANFIS法计算结果都与真实交通振动值非常接近,产生的误差比其他已有方法更小。     

微透镜阵列制作技术研究

详细介绍了光刻胶热熔法、光敏玻璃热成型法、离子交换法、飞秒激光酸刻蚀法等4种比较实用的制作微透镜阵列的方法,阐述了其原理,分析了各自的优缺点。     

一种改进的增量谐波平衡法及其在非线性振动中的应用

对于一般的增量谐波平衡法而言,在求解分段线性系统周期响应时存在收敛速度慢的缺点。针对这一缺点,本文根据最小二乘法原理和增量过程提出了一种改进的增量谐波平衡算法,通过和原有算法进行对比发现二者之间存在着统一的算法形式,因此只要对原有算法作简单的改进即可方便地使用此方法。利用此方法成功计算了齿轮传动分段线性系统的周期解,通过对计算结果比较,发现迭代次数要比一般的增量谐波平衡法少30%左右。从而可以看出这种算法具有收敛速度快的优点。     

异常载荷剔除中幅值与梯度门限的联合应用

幅值门限法对于大误差及超数量级的异常数据具有良好的识别性,而梯度门限法对于小幅值的奇异点检测能力强。针对这一特点,分析比较了幅值门限法与梯度门限法在剔除异常载荷数据过程中的优劣特性,提出联合应用这两种方式来实现对奇异信号的处理,并以装载机传动系为例给出了异常载荷数据剔除的过程及结果,避免了基于假定样本数据服从某种典型概率分布,利用标准差剔除异常数据的方法存在的固有局限性,可以快速、准确地剔除不同概率分布下的样本异常数据。     

基于迭代的集总经验模式分解算法的齿轮箱故障特征提取

针对集总经验模式分解方法(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)在实际应用中存在的盲目添加白噪声的问题,提出了一种迭代的集总经验模式分解方法(Iterative Ensemble Empirical Mode Decomposition,IEEMD).首先介绍了IEEMD...     

Rigid-plastic finite-element method for analysis of three-dimensional rolling that requires small memory capacity

At present, caliber rolling is analyzed using the three-dimensional rigid-plastic finite-element method. In this paper, a new method of analysis which requires less memory capacity than the conventional method is proposed. In the conventional method, the shape of the whole region is updated after the functional of the region is minimized, whereas in the proposed method, the shape of part of the region (large region) is updated after the functional of the large region is minimized. The load, torque, material shape, hydrostatic stress and equivalent strain rate obtained using the proposed method agree with those obtained using the conventional method within the allowable range of convergent error. Also, although the computation time for the proposed method is rather long compared with that for the conventional method, the memory capacity required for the proposed method is small compared with that for the conventional method. Finally, analysis of various types of caliber rolling in which the number of finite elements in the large region coincides with that in the whole region in analysis using the conventional method is carried out and reasonable stress and strain distributions are obtained.     

基于代理模型的变复杂度方法在板料成形优化中的应用

板料成形优化中存在一些缺陷问题,如一步法与优化算法相结合时精度低、增量法与优化算法直接结合时效率低以及通过传统构造代理模型的方法构造高精度的代理模型时需要大量增量法模拟结果。为了充分发挥一步法和增量法各自的优点,提出采用变复杂度方法通过较少次数的试验样本点数据先在一步法和增量法间建立一个差值补偿响应面模型。通过一步法和差值补偿响应面模型构造新的试验样本点,在新构样本点和原有用增量法计算的样本点数据基础上建立移动最小二乘法代理模型,建立的移动最小二乘法代理模型精度和效率都较高。利用粒子群优化算法对移动最小二乘法代理模型进行优化求解。将该方法应用到了汽车某内板的成形性优化中,优化的结果显著地提高了板料的成形性。算例表明,该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。     

一种轴型盘转子系统临界转速的计算分析

考虑轴段转动惯量及剪切变形效应的影响,建立了以轴段矩阵代替转盘矩阵的新的传递矩阵法,并编写了相应的用户子程序;对含轴型盘转子系统的临界转速及振型进行比较深入的计算分析,并通过同常规传递矩阵法、Riccati传递矩阵法,以及有限元方法所得系统前3阶临界转速结果进行比较,探讨了转盘厚度与传递矩阵的选取之间的关系。计算结果表明:对于轴型盘转子系统,采用新的传递矩阵法所得的临界转速更接近有限元计算结果。当悬臂盘厚度达到轴长的0.1或居中盘厚度超过跨度比例0.08时,应采用新的传递矩阵法。