对数字式电秒表的校准及测量不确定度实例分析

数字式电秒表在时间测量上是一个重要的计量器具,它可以测量一个信号持续的时间间隔,也可以测量两个信号瞬间动作时的时间间隔,以415型数字式电秒表为例,对数字式电秒表的校准原理和方法,及用标准时间间隔发生器校准数字式电秒表的不确定度做了详细的描述。     

核磁共振接收线圈谐振优化分析与标定

地面核磁共振接收机接收的核磁共振信号的初始振幅直接决定其反演的含水量大小。目前的核磁共振找水仪采用由线圈和配谐电容等组成的LC谐振回路接收核磁共振信号,该谐振接收回路对接收线圈感应的核磁共振信号存在选频放大效应,忽略该效应会造成初始振幅回推时产生较大误差。本文在对谐振接收回路建立精确电气模型的基础上,分析并计算了谐振接收回路各元件参数对选频放大效应的影响,并对100 m边长线圈谐振接收回路选频放大效应进行了标定,经过校正后初始振幅最大值由1 560 n V降至305 n V,与法国仪器基本一致。验证了野外施工谐振接收模型及模型计算的正确性,为地下水害的直接探测提供了仪器稳定性保障。     

低场脉冲NMR横向弛豫信号的反演分析

从第一类积分方程的反演求解入手,推导出了适合低场脉冲核磁共振横向弛豫信号多指数反演的一种解谱算法.对解谱的具体过程进行了详细论述,并对不同信噪比、不同布点方式下的解谱结果进行了对比与分析.本算法对推广低场脉冲核磁共振分析测量技术的应用具有重要的参考价值.     

基于虚拟仪器的超声波高精度测时系统

提出了一种基于相位法测量超声波信号时间延迟的测量技术,建立了超声波信号飞行时间测量的数学模型。针对超声波测量要求响应速度快、单次测量精度高的要求,依据信号相位匹配原理对超声波信号时延估计的理论和方法进行了理论推导与仿真,得出基于相位法的时间测量精度受接收信号信噪比的影响。通过虚拟仪器平台的实验,表明该测量系统的信号传播时间测量具有ns级的测量精度。     

化学实验室中的噪声与微弱信号检测

在信号检测中不可避免地存在噪声,被测信号往往是被噪声搞得很模糊的微弱信号,因此,噪声的抑制对微弱信号检测有着重要意义.例如在红外和紫外光谱仪、核磁共振、电子顺磁共振、俄歇电子谱仪、质谱仪、光声光谱仪、光电子能谱仪等表面分析仪器中都需要利用锁定放大和取样平均等微弱信号检测技术.在电化学测量、气(液)相色谱、荧光分析等测量中微弱信号检测技术也不可缺少.下面仅以电化学为例说明微弱信号检测技术的应用.     

傅里叶变换波谱的一种有效的相位校正法

在脉冲核磁共振实验中,由于时间域信号的延迟取样,造成傅里叶变换谱的一级相位移动。目前常用的一级相位校正方法,是将频率域函数的实部和虚部分别乘以相应的正弦和余弦函数,然后再把它们混合起来。本文论述的是一种新的更有效的一级相位校正法,即先将时间域数据在计算机内存区内作相应的移动,然后进行傅里叶变换。实验证明,二种方法给出的结果完全一致。这种新方法特别适用于固体核磁共振谱的测量。     

改进的EEMD算法及其在多相流检测中的应用

针对低信噪比下EEMD法在分解过程中产生模态混叠导致滤波效果变差的问题,提出了一种改进的EEMD滤波方法.该方法首先设计最优带通滤波器,滤除信号中的脉冲干扰,再将滤波后的信号进行EEMD分解,然后采用SG滤波器对筛选的IMF再进行滤波,最后对滤波后IMF进行重构.最后将改进的EEMD法和EEMD法分别用于多相流测量信号滤波及含水率测量,结果表明,改进的EEMD法与EEMD法相比,信噪比提高了约2～3 dB,滤波效果更好;含水率平均测量精度提高了约3％,测量误差更小.     

基于微弱回波时域相干平均的船舶吃水测量方法

大型船舶的"超吃水"问题受到关注,实现对大型船舶吃水深度的流动灵活测量很重要。针对现有船载式船舶吃水测量方法的局限,提出了一种基于声呐微弱回波信号识别的船舶吃水深度离船检测方法。在详细分析声波信号在水体中衰减耗散特性的基础上,提出利用时域相干平均提高信噪比,提取船体微弱回波信号特征的方法。设计了实验方案,搭建了小比尺船模吃水深度试验系统,获取了船舶竖直边缘与曲面边缘回波信号,并通过对数据的时域相干平均处理,显著提高信噪比,通过对5组吃水测量结果的统计分析发现,吃水深度测量的最大相对误差为3.3%,精度较高,证明采用时域相干平均法提高信噪比的思路是可行的。     

应用微分算法处理特种管道测厚激光超声信号

为了实现特种管道在高温、高压、辐射等特殊环境下管壁厚度的非均匀性检测,提出一种基于微分算法的管道壁厚激光超声测量及特征信号处理方法。采用脉冲激光激励和激光干涉探测的激光超声方法,实验测得管道试件的宽频带激光超声信号。采用数字平均算法对宽带激光超声信号进行去噪处理,提高原始激光超声信号的信噪比。采用微分算法对激光超声信号进行特征提取处理,得到表征管壁厚度的激光超声特征信号。根据管道材料声速和激光超声传播时间反演计算得到管道试件的壁厚值,管壁厚度测量值与实际值的误差小于5%。研究表明,基于微分算法的管道壁厚激光超声测量及特征信号处理方法具有良好的信噪比、准确的信号特征量和较高的测量精度,可用于管道壁厚的在线实时检测以及因腐蚀、应力引起的管道壁厚不均匀性检测。     

用于气象观测的光纤结冰探测仪

飞机结冰会对其飞行安全造成威胁,潜在结冰区可通过观测气象结冰条件来判断。设计了一种新型的光纤结冰探测仪,它主要由结冰传感器和解调器组成。其中,结冰传感器采用反射式和透射式光纤结冰传感器;解调器利用单片机MSP430实现数字取样积分算法,具有较强的微弱光信号检测能力。该探测仪借助探空仪升空,能够测量冰厚,且具有抗干扰、体积小、成本低、质量轻和功耗低等优势。试验表明,该探测仪具有灵敏度高、量程宽、线性度好等优点,且具备冰型区分能力,因而具有良好的应用前景。     

基于幂函数型双稳随机共振的故障信号检测方法

在实际的故障诊断中,有用信号经常淹没在噪声中,特征信息提取非常困难。为了提取强噪声背景中的微弱信号,将幂函数型单势阱模型与Gaussian Potential模型相结合提出一种新型的双稳随机共振系统,称为幂函数型双稳随机共振系统。首先,以平均信噪比增益为衡量指标,提出一种寻找最优系统参数组合的算法,使微弱信号、噪声及系统产生最佳的共振效果;然后,基于幂函数型双稳随机共振系统对Levy噪声背景下的仿真信号进行检测;最后提出一种基于小波变换和幂函数型双稳随机共振的微弱信号检测方法并应用于轴承故障信号检测中。仿真实验表明,幂函数型双稳随机共振模型在故障信号检测中是有效和可靠的。     

信噪比改进技术的新发展

概述了改进信噪比在信号分析与处理领域的重要性。针对常用改进信噪比方法的不足之处,介绍了小波去噪方法的基本原理,并在基于最小二乘法的降噪方法的基础上,提出了一种通过滤波的改进的最小二乘法。还介绍了文中所提出的方法在通过计算机进行运算处理时的步骤。最后,通过仿真数据说明了该方法的实用性和有效性。     

空气耦合超声信号的小波阈值滤噪试验研究

穿透式空气耦合超声检测中,由于较低声波透射率、激励接收系统噪声及声波在介质中的散射噪声导致接收信号信噪比较低,小波阈值滤噪技术在解决上述问题时面临小波基、分解层数及阈值函数的选取难题。基于小波分析的基本原理,以单因素分析方法开展小波阈值滤噪试验研究。选择不同小波族(Daubechies,Symlet和Coiflet)中的小波基、小波分解层数(4～8层)及阈值函数(软阈值及改进阈值函数)对实际含噪超声信号进行小波阈值滤噪处理,并通过对比滤噪信号的信噪比及频谱特性得出不同参数对滤噪效果的影响。结果表明,选择Coiflet小波族中的小波基能获得具有更高信噪比及透射信号幅值的滤噪信号;分解层数越高,滤噪信号的信噪比越高,但增长趋势渐趋稳定;阈值函数对滤噪性能的影响并不十分显著,一般采用软阈值函数或改进阈值函数就能获得良好滤噪效果。     

Noise Variance Estimation Using Image Noise Cross‐Correlation Model on SEM Images

A number of techniques have been proposed during the last three decades for noise variance and signal‐to‐noise ratio (SNR) estimation in digital images. While some methods have shown reliability and accuracy in SNR and noise variance estimations, other methods are dependent on the nature of the images and perform well on a limited number of image types. In this article, we prove the accuracy and the efficiency of the image noise cross‐correlation estimation model, vs. other existing estimators, when applied to different types of scanning electron microscope images. SCANNING 35: 205‐212, 2013. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.     

机械信号分析中消噪方法的研究

提出一种新的信号预处理方法——幅值奇次乘方法。研究表明，该方法可以有效地抑制信号中的随机噪声成分，从而提高信号的信噪比。     

基于TMS320C6713的去噪自适应滤波器硬件实现

我们每天都会受到音频噪音的影响,原始信息会受到周围环境噪声信号的污染。为此,本文研究了一个多抽头自适应去噪实时硬件系统,它利用TMS320C6713上实现的最小均方算法（LMs）来去除与音频相关的应用程序中接收到的不期望出现的噪声信号。文章首先介绍了最小均方算法的c语言实现并在CodeComposerStudio上进行仿真,最后在C6713上实现。考虑不同的音频输入,进行了三项实验来测试所设计的自适应去噪系统的效率。实验采用300、500、800、1000和3000Hz的音频信号及男性语音信号为输入的参考信号,持续检测信号中的噪声,直至将它全部去除。此外,还研究了与自适应去噪系统性能相关的收敛速度、滤波器安排顺序以及信噪比。实验结果表明,所设计系统其信噪比有很大的改善。     

利用奇异值分解的信号降噪方法

为了提高测试信号的信噪比,针对奇异值分解降噪法中有效秩阶次的选择以及重构矩阵结构的确定两个关键问题,提出了一种基于信号频率成分的奇异值降噪方法.该方法利用信号快速傅里叶变换结果中主频率个数来确定有效秩阶次,通过降噪信号的信噪比和均方差大小确定重构矩阵结构,并采用不同频率成分的几组信号对该方法进行了验证.结果表明,有效秩的阶次是源信号主频个数的2倍,并且这种倍数关系不随重构矩阵行列数的变化而变化;在工程应用中,重构矩阵的最佳行数取信号数据长度的一半,可以得到较好的降噪效果;除傅里叶变换结果中有用信号频率与噪声频率难以区分的情形外,无论是白噪声还是色噪声,该方法都十分有效.     

可见光室内定位系统的信道模型及其仿真分析

为掌握可见光室内定位系统的无线信道特征,以提高室内定位系统的抗干扰性能,建立了室内可见光定位系统信号传输的信道模型及噪声模型。在设计的照明模型下,可见光反射损耗远大于视距传播的损耗,故信道传输函数可用直流增益函数表示。仿真结果表明,定位接收器接收到的定位信号信噪比大小与照明灯分布、定位光源光功率变化以及室内定位平面相对高度等参数有关。仿真计算结果表明,不同位置的光源所发信号接收时信噪比差异明显,因此定位中对定位光源的选择很重要,会直接影响定位系统的抗干扰性能,从而影响系统的定位精度。     

Method of calibration of a fluorescence microscope for quantitative studies

Confocal microscopy is based on measurement of intensity of fluorescence originating from a limited volume in the imaged specimen. The intensity is quantized in absolute (albeit arbitrary) units, producing a digital 3D micrograph. Thus, one may obtain quantitative information on local concentration of biomolecules in cells and tissues. This approach requires estimation of precision of light measurement (limited by noise) and conversion of the digital intensity units to absolute values of concentration (or number) of molecules of interest. To meet the first prerequisite we propose a technique for measurement of signal and noise. This method involves registration of a time series of images of any stationary microscope specimen. The analysis is a multistep process, which separates monotonic, periodic and random components of pixel intensity change. This approach permits simultaneous determination of dark and photonic components of noise. Consequently, confidence interval (total noise estimation) is obtained for every level of signal. The algorithm can also be applied to detect mechanical instability of a microscope and instability of illumination source. The presented technique is combined with a simple intensity standard to provide conversion of relative intensity units into their absolute counterparts (the second prerequisite of quantitative imaging). Moreover, photobleaching kinetics of the standard is used to estimate the power of light delivered to a microscope specimen. Thus, the proposed method provides in one step an absolute intensity calibration, estimate of precision and sensitivity of a microscope system.     

外界振动对精密离心机动平衡测试的影响

为从精密离心机动平衡测试信号中分离出外界振动的干扰信号,分析了惯导用精密离心机动平衡测试系统的测试信号,研究了静不平衡与偶不平衡作用下转子的回转中心,分析了来自地基水平方向的外界振动及外界角振动对精密离心机动平衡测试的影响。根据动平衡测试系统噪比对外界振动提出了要求。