基于FEEMD算法对小样本电磁信号的识别与分类

针对当前小样本条件下电磁信号识别算法在不同信噪比下识别准确率较低的问题,提出了一种模糊熵限阈经验模态分解(fuzzy entropy empirical mode decomposition,FEEMD)算法进行电磁信号特征提取,提取表征明显的数据展开短时傅里叶变换(short time Fourier transform,STFT),然后选用Transformer模型分类识别各制式信号。该算法采用8种不同制式的电磁信号分别在-10、-5、0、5、10 dB这5种信噪比下的识别准确率,确定了该网络的最优超参数。仿真结果表明,在5种信噪比下,2FSK、AM、ASK、SSB这4种调制信号识别率均超过90%,QAM16、QPSK和OFDM的准确率由30%~40%提升到了70%以上,由此表明了该算法的有效性和可实施性。

基于特征降维和深度学习的电磁信号识别方法

针对基于原始电磁数据通过深度学习识别方法存在计算复杂度高、特征难以物理表征的问题,提出了一种基于特征降维算法和深度学习结合的电磁信号识别方法。该方法在提取电磁信号静态物理特征的基础上,利用ReliefF算法进行特征降维并生成最优特征子集,并将特征子集数据矩阵转换为二维图像,结合不同载波频率和码元信息的电磁信号构建多类型训练样本集。进一步采用改进的残差神经网络(ResNet50-A)进行特征提取,利用识别模型完成电磁信号识别。实验结果表明:论文样本集选取18个静态物理特征所构建的特征子集的电磁信号识别率最高可以达到98.61%,明显优于其他特征子集的识别效果,验证了方法的可行性。

DFB半导体激光器电流波长调谐线性度分析与校准

分布反馈半导体激光器的调谐特性是制约TDLAS(可调谐半导体激光吸收光谱)技术测量性能的因素之一。针对目前DFB激光器存在固有的波长调谐非线性问题,提出了基于多项式拟合电流预校准算法的调谐非线性校准方法。首先,搭建了激光器电流波长测量系统,实测了电流波长关系并对线性度进行分析,基于多项式拟合算法推导注入电流预校准数学模型。其次,分析了多项式拟合算法拟合效果,通过比较各阶拟合多项式的MSE值(均方误差)和收敛特性,选择了二次多项式作为校准函数。实验结果表明,相比未校准状态,基于多项式拟合电流预校准算法使校准后的MSE值有大幅度降低。其中,对较优的二次多项式拟合算法进行激光器调谐非线性误差分析,相比校准前15.39%,校准后降低至2.27%,验证了该校准方法能够大幅提高DFB半导体激光器电流波长调谐的线性度。

DAS测量路径温度非均匀分布对谱线线强影响的研究

为研究直接吸收光谱法(DAS)测量路径温度非均匀分布对谱线线强的影响,通过温度分布拟合法构建了受物理条件约束的4种温度分布模型,选用1.4μm附近的两条吸收谱线,仿真研究了在4种温度分布模型下谱线吸收线强的变化规律,讨论了沿测量路径谱线吸收线强分别以路径温度积分和路径线强积分两种计算方法的谱线线强值和谱线位置与理想条件下标准值的相对误差。实验以马弗炉实际测量温度分布结合温度分布模型D,利用1392.805和1392.185 nm两条谱线,结合谱线线强路径积分公式获得温度非均匀分布环境中谱线线强随温度变化曲线,并且得到谱线交点位置变化规律,证明了在DAS计算公式中,谱线线强值需结合实际测量环境的温度分布模型讨论。

基于HITRAN光谱数据库的合并谱线测温仿真研究

为解决TDLAS技术直接吸收法中高温高浓度下的干扰谱线问题,对合并谱线测温方法进行研究,寻求高浓度条件下干扰谱线纳入温度计算中的可行性.选择6808 cm^(-1)和7194 cm^(-1)两组谱线作为分析对象,阐明选择这两组谱线的依据,并通过仿真分析了两组谱线的测温性能,与7194.14 cm^(-1)和6807.83 cm^(-1)两条谱线的双线测温法进行对比,结果显示,在1000 K~3000 K谱线强度分别平均提升1.25倍和2.18倍,比值斜率提升20%~60%,相对灵敏度平均提升0.88,证明了两组谱线使用合并谱线测温方法的可行性.由于合并谱线测温方程为超越方程,给出应用时的比值拟合方法,拟合结果残差控制在±0.2 K以内.以上研究内容可以为高温高浓度环境下的测温研究奠定基础.

基于TDLAS的实时测温软件设计

基于可调谐二极管激光吸收谱法(TDLAS)利用VC++搭建了一套实时测温软件,实现了在燃烧场中对温度的实时监测。设计以水分子为目标气体,选择波数为7182.9496和7179.7524 cm-1的谱线对通过TDLAS技术中双线测温法完成了对温度的测量;利用USB技术完成了对数据的采集;依靠Visual Studio2015为平台完成了对软件界面的搭建并且利用的多线程技术完成对采集到数据进行实时存储、处理与显示。通过MATLAB对采取到一帧数据即10个周期信号进行处理,计算出10个温度值并求平均作为最终温度值,测量误差在10%以内,验证了此算法的准确性。

基于双谱线吸收光谱的温度测试技术及校正方法研究

基于双谱线的激光吸收光谱技术具有测试精度较高、响应速度快等优点,常被应用于燃烧场和爆炸场的温度测量中,但在测试中,容易受到环境等因素的影响,带来较大的测试误差。本文基于双谱线吸收光谱技术,选择波数分别为7182.94962 cm^(-1)和7179.7524 cm^(-1)的两条水分子吸收谱线,研发了温度快速测试系统,测试周期为500μs,并对高温炉内的温度测试技术开展了相关研究。实验结果表明,通过双谱线直接计算得到的温度误差较大,在综合考虑了环境因素和邻近谱线干扰因素情况下,对温度计算结果进行了相应的修正,经过修正之后,温度测试精度得到极大的提高,误差约为5%。因此,测试方案和测温系统具有较高的准确性,为后续燃烧和爆炸等瞬态温度场测试技术研究奠定基础。