基于DUFFING阵子的接地网故障诊断弱信号幅值检测新方法

为检测接地网故障诊断中的微弱信号,本文基于混沌Duffing振子和改进型FFT算法,提出了一种可用于接地网故障诊断中微弱信号幅值测量的新方法。首先将含噪声的待测信号加入Duffing系统,依据大周期工作状态下Duffing系统具有优良的噪声免疫特性,在此基础上采用改进的FFT算法计算Duffing系统的输出信号幅值,然后根据系统输入输出之间的关系确定微弱方波（输入信号）的幅值。通过仿真实验,对该方法的测量误差进行了分析。实验结果表明：该方法明显提高了测量精度。     

基于Duffing振子的微弱正弦信号检测方法研究

利用混沌振子系统的初值敏感性和对噪声的免疫力检测微弱正弦信号，可以获得很高的检测灵敏度和很好的抗噪性能。文中分析了待测正弦信号幅值和相位对混沌系统状态的影响。基于Duffing振子系统的相变特性，提出了检测微弱正弦信号幅值和相位的新方法，即：反相补偿幅值检测方法和三分对称相位检测方法，介绍了检测的原理和具体实现步骤；利用Duffing方程的位移X波形的包络特性，提出了适合于含噪声情况的混沌特性自动判别方法，以正确判别混沌系统的状态并应用于文中的信号检测方法之中。最后，将该方法和最大似然法进行了比较。数字仿真结果证明了文中所提方法的可行性和有效性。只需改变策动力的频率，该方法即可适用于检测各种频率的微弱正弦信号，对于扩大光传感器的测量范围、电力系统谐波分析等应用具有实用价值。     

基于混沌振子的微弱信号检测技术研究

分析了Duffing方程的动力学特性,它对白噪声和与混沌振子固有频率相差较大的干扰周期信号具有免疫力,利用混沌振子的这种特性进行微弱信号检测,提出了将被测信号完全作为摄动力进行幅值检测的新方法,另外还给出了利用振子阵列的方法进行频率的检测。仿真实验表明这种方法简便易行,可以有效地检测出有用信号的幅值和频率。     

基于近似熵和混沌振子的电力谐波检测与估计

将近似熵测度与基于混沌振子的信号检测方法相结合,以解决电力系统谐波检测与估计领域现存的技术难题。通过理论分析和仿真研究,证明了适应步长型间歇混沌振子的系统输出近似熵值,只与待测信号的频率有关,而且不同相态下的系统输出近似熵值具有明显差异,进而提出了一种采用近似熵测度的适应步长型间歇混沌振子,并说明了此方法对电力系统谐波、间谐波检测和频率估计的适用性。在此基础上,还对一种基于Duffing系统的正弦信号幅值和相位同步估计方法进行了改进,降低了原方法的复杂度并提高了实时性,并用以实现对谐波和间谐波的幅值、相位同步高精度估计。     

强噪声中弱信号检测的混沌方法及超声系统的实现

本文对混沌振子Duffing方程进行了研究,推导出系统发生间歇混沌现象的频差条件.结合该振子阵列的间歇混沌现象锁定强噪声背景下微弱信号频率,从而可以确定有用信号幅值和相位,并给出超声信号检测系统的实现方法和实验结果分析.     

基于改进型Duffing振子模型的变压器局部放电信号检测方法

针对现有Duffing振子在微弱信号检测方面存在的局限性,提出了一种基于改进型Duffing振子的微弱脉冲信号检测的新方法。考虑到变压器局部放电信号的检测涉及到广谱信号的检测问题,而且改进型Duffing振子的临界混沌幅值不会随振子的激励频率和采样频率的改变而发生明显变化,因而有效避免了现有Duffing振子只能检测低频信号的局限性。仿真结果表明,在强噪声背景下,基于改进型Duffing振子的变压器局部放电微弱脉冲信号的检测方法不仅具有良好的噪声免疫特性,而且具有高精度的检测结果,在变压器局部放电信号检测领域中具有重要的应用价值。     

Duffing振子信号探测在故障电弧短路保护中的应用

Duffing振子信号检测技术利用混沌系统的分岔特性来检测外界信号，将待测信号作为Duffing方程周期策动力的摄动，利用初值敏感性可以获得很高的测量灵敏度和良好的抗噪性能。基于Duffing振子信号检测技术提出一种新型的故障电弧监测方法。在电弧没有发生燃弧之前有比较微弱的弧声信号，完全湮没在强背景噪声中，将含有噪声的弧声信号作为周期策动力加入混沌检测系统中，如果混沌检测系统处于间歇混沌状态，证明有电弧弧声产生，则故障电弧监测系统发出预警信号。实验表明，发生燃弧的瞬间，弧光、短路电流、弧声的幅值都有明显的跃变，以这3个电弧表征信息为判据，设定合适的幅值阈值，建立报警系统。实验结果表明该监测系统能实现对故障电弧的预警和报警功能。     

基于扩展型Duffing振子的高精度测频方法

针对Duffing振子在信号检测方面存在的局限性,提出了基于扩展型Duffing振子的电力系统基波频率检测新方法。所提的扩展型Duffing振子的临界混沌幅值不会随振子激励频率和采样频率的显著变化而变化。对任意激励频率和采样频率,其临界混沌幅值几乎保持恒定,有效避免了传统Duffing振子只能检测低频信号的局限性。其检测原理是使用特定频率的周期扰动使扩展型Duffing振子产生共振,从而实现基波频率检测。研究结果表明,扩展型Duffing振子具有良好的噪声免疫特性,在一组确定的参数条件下即可实现电力系统基波频率的高精度检测。     

基于改进型锁相环和混沌振子的配电网故障选线

当小电流系统发生故障时,各线路零序电流特征呈现出复杂的非线性和非平稳性,并且故障点的电流非常小,给故障选线带来一定的困难,对此给出一种改进锁相环和混沌振子相结合的检测方法,改进型锁相环不但可以准确的跟踪特定频率的信号,而且不需要进行 dq变换和 ab变换;混沌振子系统对于与本身内驱动力同频的信号具有较高的敏度,外加信号不同时,Duffing系统的相图轨迹不同。首先用改进型锁相环锁定零序电流中的五次谐波,将此信号作为混沌系统的待测信号,通过Duffing振子系统检测此信号,正常线路和故障线路的待测信号通过混沌系统表现出来的相图状态是不一致的,由此判断出故障线路。对不同故障条件进行模拟,验证了算法的可靠性。     

基于改进Duffing振子的微弱信号检测方法

研究了一种基于改进Duffing振子的微弱信号检测方法,通过对比分析两种不同的Duffing振子系统的相图和Lyapunov指数图,改进Duffing振子在微弱信号检测方面较常规Duffing振子具有2个优势:能够有效的解决由于振子从混沌态转变到周期态存在过渡区而引起的漏判误判问题且对微弱信号的幅值估算更加准确;具有更好的噪声免疫性。仿真实验结果表明,改进Duffing振子能有效的检测出淹没在背景噪声中的信噪比为-43 dB的微弱信号,最后通过对早期故障轴承的微弱特征信号进行检测,验证所提方法可以应用于工程实际中。     

数字锁相放大器的算法设计与优化

数字锁相放大器以相敏检测技术为基本原理,能够准确地测量周期信号的幅值与相位信息.微弱信号中常常会包含直流分量、线性分量以及噪声分量等杂讯因素,这些杂讯均会对微弱信号中周期信号的幅度测量造成较大影响.分析微弱信号可能存在的误差,对锁相环算法进行优化设计并采用MATLAB仿真分析证明了算法的可行性.最后搭建了测试平台,通过...     

Synthesis of a nonlinear filter for fm demodulation

The well-known techniques of the so-called high sensitivity FM demodulation namely the frequency feedback (FMFB) and the phase locked loop (PLL) systems can be considered as variations of FM detection system using tracking filters. The fact that FM signals can be demodulated by such systems shows that the energy of the FM wave is concentrated in a narrow band around the instantaneous frequency. The purpose of this paper is to show that such a system configuration for FM detection arises naturally from the phase-plane study of the forced behaviour of a quasi-linear second-order differential equation to narrow band signals bearing amplitude and/or phase modulation. A nonlinear filter is synthesized which is designed to offer wide bandwidth to phase modulation vis-a-vis amplitude modulation. The filtering scheme is simulated on the digital computer and the desired behaviour verified by observing the response to a step change in phase and amplitude of the input sinusoidal signal.     

基于Duffing振子的微弱信号检测方法研究

利用Duffing振子相变对微弱信号敏感和对噪声免疫的特点,可以对淹没在强噪声背景中的微弱周期信号进行检测,但传统的Duffing振子相变检测方法仅能检测特定频率的周期信号并且会受过渡带的影响.针对上述问题,给出了一种基于Duffing振子变尺度逆相变的微弱周期信号检测方法,通过引入变尺度系数将待测信号进行重构,进而减小了系统参数对检测的影响.建立了仿真模型并进行了仿真实验.分析和仿真结果表明,该方法能够仅利用一组固定的参数来对任意频率的周期信号进行有效的检测,且减少过渡带的影响,具有较好的检测性能.     

Performance characterization of a non‐linear system as both an adaptive notch filter and a phase‐locked loop

The behaviour of a non‐linear dynamical system is described. The system may be characterized as an adaptive notch filter, or alternatively, as a phase‐locked loop. Either way, the system has the inherent capability of directly providing estimates of the parameters of the extracted sinusoidal component of its input signal, namely its amplitude, phase and frequency. The structure and mathematical properties of the system are presented for two cases of fixed‐frequency and varying‐frequency operation. The effects of parameter setting of the system on its performance are studied in detail using computer simulations. Transient and steady‐state behaviour of the system are studied in the presence of noise. Simplicity of structure, high noise immunity and robustness and the capability of direct estimation of amplitude, phase and frequency are the salient features of the system when envisaged as an adaptive notch filter or a phase‐locked loop. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于二阶广义积分器的单相并网系统锁相技术的研究

由于电网电压通常受到扰动和谐波的影响,因此在并网变换器的同步应用中,并网电流和电网存在相位差,会对电网产生冲击和污染。实践经验表明基于某种正交信号发生器(QSG)的锁相环(PLL)具有更好的性能。文章采用基于二阶广义积分器(SOGI)的正交信号发生器,并加以改进,在无需使用三角函数的情况下,设计一个简单的控制环将SOGI谐振器中心频率自适应调节为输入频率,并去除PLL模块,构造了新型的锁频环(FLL)结构。仿真结果表明,该方法不仅易于设计和实现,同时其性能优异,频率和相角的检测速度较快,且不含有稳态振荡,验证了方案的可行性和优越性。     

一种基于混沌振子的电力系统谐波检测新方法

为了解决现有电力系统谐波检测方法普遍存在的对频率相近的谐波、间谐波分辨力不足和抗噪声干扰能力弱的问题,首次引入适应步长型间歇混沌振子解决以上两个问题,并介绍了应用间歇混沌振子进行频率估计的方法。此外,还提出了一种基于相态跃变型混沌振子的正弦信号幅值和相位简化估计方法,用以估计电力谐波和间谐波的幅值、相位参数。最后用一组仿真信号的检测结果,验证了适应步长型间歇混沌振子检测电力系统谐波和间谐波的有效性以及本文提出的信号参数估计方法的准确性。     

基于Hilbert移相滤波的全数字锁相环

提出了一种基于Hilbert移相滤波实现的全数字锁相环,用于实现低频交流信号频率和相位的数字化测量。先将被测信号经过模数变换后输入到一对全数字的Hilbert移相滤波器,得到幅值相等相位相差90的两个信号,计算出输入信号相位角,再将输入信号相位角输入到一个基于锁相环结构设计的全数字处理系统,测算出信号的频率和相位。该测量方法充分利用了信号波形本身所包含的相位信息,提高了低频交流信号相位鉴别的准确度及锁相跟踪的速度,减少了测量过程达到稳定所需的时间。该算法可通过数字信号处理器(DSP)等微处理软件方便地实现。适用于测量电力系统工频电压信号的频率和相位,所获得的数据既可用于电力系统的监测,也可为需要同步工作的电力电子设备提供相位基准。     

基于TEO的Duffing振子混沌相变瞬时频率判别研究

针对弱信号检测领域中传统混沌相变数值判别算法复杂度高,计算量大的问题,对杜芬振子（Duffingoscillator）：同状态下的输出特性进行了研究,提出了一种基于Teager能量算子TEO的混沌相变判别方法,并对某微弱电力载波信号的检测进行了仿真实验。实验结果表明：该方法计算量小,易于量化实现,实时性较强并且能够满足强噪声背景下混沌相变的快速判别需求。