用于高精度光栅信号的零相移滤波器设计

为实现光栅的低成本、高精度测量,以栅距为20μm的光栅为研究对象,分别讨论光栅输出信号振幅、相位、直流漂移以及3次谐波存在时,与理想输出信号对比所导致测量误差的情况,发现光栅信号3次谐波、相位波动(非正交)引起的测量误差比较大。由此提出先采用零相移滤波器进行光栅信号处理,然后再细分测量的方法,并详细给出零相移滤波器的设计过程和参数选择方法。通过实测结果,比较测量精度为0.1μm的位移传感器的测量结果,光栅信号直接128倍细分的测量结果,以及零相移滤波后的光栅信号进行128倍细分的测量结果,其最大误差由0.0011 mm减少到0.0003 mm。在低成本的情况下,实现较高精度的光栅测量。

自适应Kalman和零相移滤波算法在重力信号处理中的对比

为了有效消除海洋重力仪测量信号的噪声,提高重力数据的获取精度,根据随机过程理论,借助基于二阶高斯—马尔可夫异常位模型的重力异常协方差函数,得到海洋重力测量中重力异常信号的状态方程。对sage-husa滤波算法和零相移算法进行了理论分析,为了抑制零相移滤波器的首尾数据畸变,求解了滤波器的初始状态。根据实测重力数据,进行了去噪仿真试验。理论分析和仿真结果表明,sage-husa与零相移滤波算法均能较好地抑制采样重力数据中的噪声干扰,但零相移滤波算法的性能优于sage-husa滤波器。

零相移滤波器综合实验设计——以解决一阶低通有源滤波器相位移动问题为例

为培养学生发现问题、思考问题和解决问题的能力,笔者针对待处理信号在经过一般滤波器后会出现相位偏移造成信号失真,严重时甚至引起系统振荡的问题,设计了一套以解决一阶低通有源滤波器相位移动问题为例的零相移滤波器综合实验。通过对滤波器的频率响应特性进行分析,将结型场效应管(JFET)作为压控电阻的过程实现,以及对同频信号相位差的测量研究,搭建了一阶低通有源滤波器相位补偿的闭环控制回路。实验结果表明,在低频应用环境下可实现零相移滤波。

零相移滤波器中的几种边界延拓方法简析

文章介绍了解决零相移滤波器首尾失真的几种时域延拓方法,并通过仿真,使进行了几种时域延拓后的正弦信号通过零相移滤波器,对其滤波效果进行了比较。

一种新的零相移数字滤波器的改进算法

时域延拓算法求取延拓部分信号的原则是,使延拓后的信号波形中, 原信号的边界点到其两侧与其时间间隔相同的点的斜率相等,从而保证延拓后信号的波形在原边界点处保持平滑,避免使用传统算法延拓时会在边界点处引入突变的缺点。用经过此算法改进的零相移数字滤波器对相控阵探地雷达正演回波数据进行处理,并与用传统算法改进的滤波器处理的结果相比,表明它能更好地消除边界失真,为后续处理提供重要参数。

基于时域延拓零相移数字滤波器的改进算法

文章采用零相位滤波器中的时域延拓方法对解决信号边界失真问题进行研究,提出将原信号边界点到其两侧与其时间间隔相同点的斜率相等的方法,使延拓后信号的波形在原边界点处保持平滑,避免使用传统算法延拓时在边界点处引入突变的缺点,并进行波形仿真验证。用经过该算法改进的零相移数字滤波器对相控阵探地雷达正演回波数据进行处理,并与用传统算法改进滤波器处理的结果相比,表明前者能更好地消除边界失真,具有节省内存开销,加快运算速度等优势,为后续处理提供重要参数。

基于时域延拓零相移数字滤波器的改进算法

时域延拓算法求取延拓部分信号的原则是,使延拓后的信号波形中,原信号的边界点到其两侧与其时间间隔相同的点的斜率相等,从而保证延拓后信号的波形在原边界点处保持平滑,避免使用传统算法延拓时会在边界点处引入突变的缺点。用经过此算法改进的零相移数字滤波器对相控阵探地雷达正演回波数据进行处理,并与用传统算法改进的滤波器处理的结果相比,表明它能更好地消除边界失真,为后续处理提供重要参数。

表面测量中高斯滤波中线的有理逼近实现

通过有理分式逼近提出了一种高斯滤波器实现方法。由有理分式模型,根据插值逼近方法确定相应系数,得出的有理逼近分式具有较高的逼近精度,与理论高斯滤波器最大幅度偏差为0.88%,截止频率内的幅度偏差小于2‰,是优化的逼近函数。由逼近分式S域左半平面极点建立逼近滤波器,由后向差分变换得出Z域模型,并应用零相移滤波技术得出了零相移数字滤波算法,满足了表面测量中对高斯滤波器实现方法的相位要求。应用这一方法,建立了表面轮廓中线,分离出表面粗糙度数据,整个算法只经一级零相移滤波就能完成,具有较高的计算效率,为表面测量高斯滤波的实现提供了一种新的方法。

表面粗糙度测量中的高斯滤波快速算法

应用高斯函数的逼近法和冲激响应不变法,设计出用于表面粗糙度测量的高斯数字滤波器,并给出了其零相移的递归滤波算法,算法简洁,易于实现。递归计算方法的计算量小,计算效率高。适当增加滤波器节数,在不增加很多计算量的情况下,可以达到很高的精度。文中给出的滤波器例子,传输偏差大约为2%和1%,处理一次表面测量轮廓数据,在当今最普通的计算机上,滤波时间小于1s。

动不平衡信号的滤波方法研究

通过对自动跟踪相关滤波、谐波小波滤波和零相移滤波的滤波原理分析,以及它们在LabVIEW开发系统下仿真结果的对比分析,得出自动跟踪相关滤波和谐波小波滤波是比较理想的动不平衡信号滤波方法;通过应用实验验证了自动跟踪相关滤波和谐波小波滤波的滤波性能。

基于多滤波方式的实时圆度测量系统的研究与应用

圆度测量中会产生各类噪声,为了防止干扰和充分利用有用信号,滤波是一个十分重要的环节。为了提高圆度测量的精度,采用了模拟滤波和数字滤波两级滤波方式。模拟滤波采用放大滤波电路和解调整流电路完成,数字滤波采用高斯滤波、相位校正2RC滤波、零相移滤波等滤波方式,多滤波方式已成功应用于圆度测量系统。

一种高精度移频信号解析方法

介绍一种高精度移频信号的解析方法,实现基于铁路信号集中监测系统对铁路移频信号进行信号解析和指标监测。对铁路移频信号的载频、低频和边频进行解调和计算,采用时域方法对数据进行下采样提高计算精度,频域方法 Zoom-FFT计算载频和低频,零相移滤波方法消除滤波后的信号延迟现象,将滤波后的数据进行整形,从而定位用于计算边频的数据序列,并对该数据序列进行FFT频域计算,得到边频值。这种方法可以提高计算精度。

用PMU实测数据辨识同步发电机参数的关键问题

研究了参数的可辨识性分析、扰动类型的选择、相量测量单元量测数据的滤波和实测功角恒定偏差对同步发电机参数辨识的影响等问题。提出以H阵的条件数作为参数的可辨识性指标,用以定量描述参数的辨识条件,以同时考虑模型结构和扰动深度等因素对参数可辨识性的影响。从理论上分析了不对称扰动数据的正序分量可用于同步发电机的参数辨识,并用实测数据进行了验证。根据对发电机动态特性的激发程度,合理地选择扰动类型;从电子信息科学领域引入一种零相移的数字滤波方法,解决了传统滤波器给量测信号引入相移的问题。总结了现有的功角测量方法,指出直接法测得的功角与真实功角可能存在恒定偏差,并研究了这一偏差对参数辨识结果的影响。实际算例验证了所述方法的有效性。

紫外可见分光光度计的双向导数光谱法

紫外可见分光光度计的导数光谱法由于相移的存在,导致导数光谱中峰值、峰谷对应的波长位置与其真实的波长位置存在偏差以及复杂频率分量的物质吸收曲线发生群时延。基于零相移滤波器原理,双向导数光谱法能够有效地消除相移。实验采用紫外可见分光光度计扫描水杨酸溶液,并用导数光谱法和双向导数光谱法分析吸光度数据。结果表明,双向导数光谱法能克服相移,提供无群时延的更精确的吸收细节,从而提高紫外可见分光光度计的分析精度。

带位置误差校正的开关磁阻电机电流梯度法

电流梯度法是一种通用性强,操作简单的无位置传感器技术。该方法对相电流进行低通滤波时导致相位后移,且转速越大,位置检测偏差越大,限制了适用的转速范围。对此采用零相移滤波方法,计算上一周波相电流因滤波产生的相移角,并对当前时刻输出的位置角进行补偿,提高位置检测精确度。分析了PWM控制方式下的相电流波形频谱,以确定合适的滤波截止频率。实验结果表明所提方法将转速对位置检测精确度的影响降低了86%,扩大了电流梯度法适用的转速范围。

无位置传感器无刷直流电机的换相方式研究

在介绍传统无位置传感器反电动势检测方法的基础上,采用了恒零相移滤波技术,提出了一种新型的检测方法,并对这种新型的检测方法进行了实验验证,最终证实了控制策略的正确性与合理性。

阀控非对称缸非线性系统高精度位置跟踪鲁棒控制研究

针对阀控非对称缸电液位置伺服系统的非线性和不确定因素,采用试验方法建立了等效的线性不确定模型,并在理论线性化模型的基础上确定了抗负载干扰指标,设计了定量反馈(QFT)鲁棒控制器。在发现相位误差较大的情况下,采用零相差跟踪控制器代替前置滤波器,并用设计的零相移低通滤波器来抑制零相差跟踪控制器的高频增益。试验结果证明:改进后的定量反馈控制能够获得更高的曲线跟踪精度。

滤除小循环阻抗容积波中的呼吸干扰

目的 消除小循环阻抗容积波中呼吸干扰。方法 分析各种状态的小循环阻抗容积波信号的频谱。利用椭圆函数滤波器较陡的过渡带特性设计前向和后向滤波器 ,消除由于IIR滤波器造成滤波后的数据相位非线性失真。结果 滤波后的小循环阻抗信号与参照信号心电和心音之间时相同步 ,确保了结合参照信号的综合判断的正确性。结论 解决了无须依赖参照信号对小循环阻抗信号中的呼吸干扰的消除问题。

SPRi传感器的数据处理方法

为了消除传感器输出数据中的高频噪声和低频漂移,以SPRi传感器的NaCl折射率样品和BSA生物样品检测的实验数据为例,研究零相移数字滤波、小波分析和希尔伯特-黄变换(HHT)3种数据处理方法及实际应用.结果表明,与零相移数字滤波相比,小波分析和HHT变换这两种时频分析方法在有用细节信息的提取方面更具优势.经这两种方法处理后,SPRi传感器的折射率分辨率达到1.4×10^(-6) RIU,最小可检测0.025g/L NaCl溶液和将原液稀释51 200倍的BSA抗体溶液.HHT变换具有自适应的特点,针对不同的实验数据,自动产生相应的基函数,并且操作简便,能够获得较理想的滤波效果,从而提高传感器的性能.

ADAPTIVE NULL PHASE-SHIFT POLARIZATION FILTER

The estimation of clutter polarization is significant in virtual polarization filtering. This paper proposes variable step size Least Mean Square error (LMS) algorithm to estimate clutter po-larization. The adaptive recursive function is set up based on double polarization receiving signal model. By choosing desired response signal properly,the received data are estimated. The result of estimation is used for Null Phase-Shift instantaneous Polarization Filter (NPSPF) design and target’s amplitude and phase compensation. Algorithm’s tracking performance is discussed in detail. The simulation results are consistent with the above analysis,and the clutter suppression is effective.