时域同步平均的相位误差累积效应研究

时域同步平均是提高振动信号信噪比的常用方法,由于估计误差的存在性,相位误差累积效应是基于周期的时域同步平均方法的固有现象.对相位误差累积效应的产生机理进行了深入分析,表明这一效应是由取整运算误差和频率估计误差引起的.为统一分析这两种误差的影响,定义了相位误差累积因子,用其定量分析了相位误差累积效应的产生机理.为评估相位误差累积效应对时域同步平均效果的影响,系统分析了相位误差累积因子、信号分量阶次和平均段数等主要分析参数对时域同步平均信号幅值的影响规律.研究表明,一定范围内这几个参数的增大都会增强相位误差累积效应导致的时域同步平均信号幅值的衰减.因此,需要根据相位误差累积因子和信号分量阶次的范围慎重选择平均段数.     

变周期信号的时域同步平均新算法

齿轮箱的转速受载荷和电压等的影响将会出现波动.无外时标采样时,用时域同步平均的传统算法处理转速波动的齿轮箱振动信号的降噪问题非常困难,提出变周期信号的时域同步平均新算法来解决这个问题.即利用转速波动的频域估计法确定同步平均的信号周期,再利用谱分析法计算数据长度,将变周期信号转换成周期信号进行时域同步平均.变周期信号时域同步平均新算法,不仅可省略外时标触发装置,而且可以改善由于转速波动引起的相位累积误差效应.模拟仿真和齿轮箱实验结果表明,该方法提高了信噪比,改善了相位累积误差.     

基于三阶累积量及自适应滤波时延估计的管道定位方法

针对直接互相关被动时延估计法定位管道异常振动事件存在噪声干扰影响定位精度的问题,提出了基于三阶累积量及自适应滤波时延估计的管道异常事件定位方法。该方法对顺、反两路异常振动信号进行三阶自累积量和互累积量估计,抑制高斯相关噪声和对称分布噪声。然后利用自适应滤波时延估计算法对三阶自累积量和互累积量信号的时延进行迭代计算,在不依赖先验知识的情况下抑制非高斯相关噪声。经现场实验证明,该方法可以准确地对管道异常事件进行定位,对噪声具有很好的抑制作用,改善了直接互相关时延估计的性能。相对于直接互相关时延估计方法,相对定位误差由2.7%降低到0.6%,定位一致性提高了三倍,平均定位精度可达14m。     

非整数倍双频光栅投影的相位测量轮廓术

采用整数倍双频光栅投影的借助低频相位导向的双相位图成整数比例相位展开方法不可避免误差积累传递,由此提出了一种采用非整数倍双频光栅投影的新光学三维传感方法。非整数倍双频光栅条纹投影到物体上,两相位同时分别以特定相位间隔增长,CCD依次获取16帧变形条纹图,通过这16帧条纹图的强度,可有效地分离出两组受物体调制的对应频率变形条纹的截断相位。利用两组截断相位关系,进行绝对相位展开,避免相位展开中误差的传递,较好地重建了被测物体的轮廓。计算机模拟试验结果证实,该方法与采用整数倍双频光栅投影相比,测量高度为105mm的同一不规则物体时,标准偏差由0.821mm降低到0.760mm。     

一种并行交替采集系统通道失配自适应盲校准方法

通过对并行交替采集系统中通道失配误差影响的分析,提出了一种基于自适应估计的非均匀信号校准方法.该方法不需要额外增加校准信号,能在日常工作的同时自动完成误差估计,实时性高;使用变步长自适应算法,提高运算速度;无需时延滤波器,降低了系统设计难度及成本.实验结果表明,该校准算法能有效补偿通道失配误差,具有迭代次数少、运算量小、能动态跟踪误差变化的特点.     

信号时域平均处理中的若干问题探讨

时域平均处理是从混有噪声的复杂周期信号中提取感兴趣周期分量的有效方法。在详细讨论时域平均方法抑制非感兴趣周期分量原理的基础上，探讨了离散序列时域平均时截取长度误差对平均结果的影响，提出了一种时域平均合理截取段数的确定方法。通过工程实例说明了合理平均段数提出的必要性和使用的可行性。     

一种基于非对称窗的相位差法

提出一种新的相位差法,用来校正离散频谱中频率、相位和幅值的误差。由于经典窗函数的对称性,它们具有恒定的时延和相同的相位响应。解除窗函数的对称性限制,可以引入具有可变时延和不同相位响应的非对称窗函数。建立在非对称窗的可变相位基础之上的相位差法可以克服传统方法的一些固有缺点。仿真表明通过选择合适的窗函数,对相邻很近的频率成分,该方法校正也能保证精确的结果。该方法还可以从根本上避免最高谱线定位错误带来的误差。对带有加性高斯白噪声的理论信号分析,结果显示直接基于非对称窗的校正方法与传统方法的抗噪性能相似。另外,将传统方法中的对称窗替换为非对称窗可以提高算法的抗噪性能。     

基于时延冗余测量的阵形校准

海底柔性水平阵的阵形校准,可以利用两个校准声源测量阵元间的声传播时延差来求解得到。传统算法只利用了相邻阵元信号测量的时延差,但误差会随噪声增大而出现累积。在信噪比降低时,所提方法通过冗余时延测量有效地减少了误差累积,从而提高了阵形校准的精度与稳定性。数值仿真与实验结果都验证了该方法的有效性。     

合成孔径声呐时延估计误差校正改进算法

由相位解缠错误造成的时延估计误差会严重降低合成孔径声呐时延估计的精度。现有的时延估计误差校正算法采用二次函数作为时延的拟合模型,该模型在距离向近端和远端处不符合时延空变规律,拟合误差较大且无法估计载体的横荡和升沉运动。针对该问题,文章提出一种改进的时延估计误差校正算法,利用时延的距离空变函数代替二次函数作为拟合模型。数值仿真和实验结果表明,相较于参考算法,改进算法校正时延估计误差的效果更好、速度更快,同时还能准确地估计载体的横荡和升沉运动。运动补偿结果显示了改进算法能较好地提升成像质量。     

声压传感器与振速传感器中心不一致带来的定向误差分析

声矢量传感器由声压传感器和质点振速传感器组成,可用在空间某点同步测量声场的声压和质点振速信息。但矢量传感器在实际制作时,可能存在声压传感器和质点振速传感器中心不一致的情况,即矢量声场的非共点测量。这会使得声压与振速通道之间的接收信号存在时延差,从而影响矢量传感器的定向性能。从理论上分析了时延差对平均声强法定向的影响,即降低了信号处理的信噪比及引入π相位的定向误差,并提出采用互相关声能流法进行定向。通过仿真分析了中心不一致、入射角度和信噪比等因素对不同类型的目标定向结果的影响,并验证和讨论了互相关声能流定向算法的有效性和适用性。