基于瞬变电磁阵列的地下金属定位系统设计

针对近地表不同形状金属目标定位的需求,设计了基于瞬变电磁(TEM)阵列技术的地下金属目标定位系统。该系统利用阵列传感器各接收线圈采集的感应电动势衰减曲线的差值,得到地下目标的信号响应特性,通过对比实测环境下标签信号的感应电动势幅值,可以得到目标的水平方位和垂直埋深,实现对地下金属目标的定位功能。实验结果表明:设计的系统能够区分球形、矩形和圆柱形目标的水平方位,垂直埋深测量误差在8%以下,可以实现较好的定位效果。

内弹道加速度信号误差优化方法研究

在使用弹载存储式加速度传感器系统进行火炮内弹道的运动参数获取时,由于其内部电源纹波与传感器自身所携带干扰等原因,采集到的加速度信号携带多种噪声,导致加速度解算误差变大。为了减小加速度的解算误差,提出了基于改进自适应噪声的完备集成经验模态分解(ICEEMDAN)的加速度信号处理方法,并根据Spearman相关系数与模糊熵值的综合评价方式对模态分量进行降噪处理,使用处理后的模态分量进行加速度信号重构。对重构前后的加速度信号进行时频域分析和多种算法滤波效果对比,结果表明,信号中的噪声被有效滤除,相对于数字滤波、平滑滤波、EMD等算法,ICEEMDAN算法处理后的加速度信号的信噪比有明显提高;处理后的加速度信号解算的平均相对误差率为2.67%,相比于直接对原始信号速度解算,平均相对误差率减小了9.43%。因此在对内弹道加速度信号进行解算时,使用ICEEMDAN算法进行信号处理可以有效降低积分解算误差。

基于磁转速信号的自适应增益采集系统设计

针对线圈式磁传感器随测量转速变化所产生的电动势信号幅值线性变化的问题,为实现此类幅值与周期动态变化信号的无失真采集,设计了一种增益随输入信号幅值水平改变的自适应增益采集系统;本系统以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,对输入信号幅值进行分析,根据幅值分析结果控制电路增益在-20~80 dB范围内自适应改变,并记录系统当前时刻增益,根据当前增益还原得到输入信号,将增益信号和还原信号同步存储;采集信号经自适应增益后输出信号幅值控制在设定范围内,利于对动态信号中不同幅值区间信号变化细节直接观察;通过幅值在20μV~10 V范围内转速信号输入测试,系统自适应增益后信号幅值控制在了0.1~4 V范围内,实现了对动态转速信号的无失真采集,验证了本自适应增益采集电路的性能,在高动态幅值信号采集领域,具有良好的应用前景。

基于VMD和小波分析的油液磨粒信号去噪方法

油液金属磨粒检测传感器通过监测机械设备油路中的金属磨粒,可实时反馈机械设备故障特征。为了提升油液磨粒检测传感器的检测精度,文章提出一种针对油液磨粒信号的变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)结合小波分析的去噪方法。首先,通过计算各模态分量与原始油液磨粒信号的相关系数确定最优K值;其次,对原始信号进行VMD分解,筛选出特征分量;最后,利用小波阈值去噪方法对特征分量进行降噪处理。实验结果表明,与经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和传统小波去噪方法相比,本方法的信噪比最高,均方根误差最小,能量占比最大,在油液磨粒信号降噪效果中表现最好,有利于提升磨粒检测传感器的检测精度。