矩形窗三点插值傅里叶变换高精度频率估计方法

针对电力系统信号频率估计的高准确性要求,该文提出一种基于矩形窗的三点复频域插值频率估计方法。所提出的方法首先采用矩形窗对信号加权处理,然后进行离散傅里叶变换,最后选择离散频谱中幅度最大的三根谱线进行复频域插值,得到频率估计结果。该方法同时考虑离散频谱中的正、负频谱,消除短程和长程频谱泄漏对频率估计误差的影响。采用主瓣最窄的矩形窗进行加窗,能最大程度地减少白噪声对频率估计误差的影响。仿真和实验结果表明:在不同周期和噪声强度情况下,所提出的方法均可以实现对信号频率的准确估计。在与已有的加窗插值傅里叶变换方法相比,该文所提出的插值算法抗噪性更好、频率估计误差更小,适用于对电力系统信号频率的准确估计。

遥测振动信号功率谱密度压缩算法

针对弹载飞行期间传输带宽受限的问题,设计出了一种遥测振动信号功率谱密度压缩算法,将传输遥测振动信号转化为传输功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)信号。通过比较不同窗函数的特性,选取出最适合遥测振动信号的截断函数。并且,采用频域平均法减少随机分量对谱分析结果的影响,实现对数据的压缩。Matlab仿真结果表明,选用汉宁窗能够有效抑制旁瓣电平削弱频谱泄露现象。该算法将数据量压缩至5%,大大提高了弹载飞行的传输效率。

三种非线性时变识别方法的对比研究——以2021年日本福岛地震为例

利用2021年日本福岛地震(M_(JMA)7.3)中6个KiK-net台站的观测记录,分别基于移动窗解卷积法、移动窗谱比法和移动窗自相关函数法对场地非线性时变过程进行研究,分析非线性发生的阈值和程度。研究表明:三种方法识别场地非线性时变特征的稳定性不同。移动窗解卷积法更容易获得较为稳定的土体非线性时变过程,但其反映的是地表至井下平均波速的变化,识别的非线性程度偏低。对于存在强波阻抗比的浅表层土体,移动窗谱比法和移动窗自相关函数法识别的非线性程度更强;对于较低波阻抗比的浅表层土体,则不容易识别出稳定的非线性时变结果。三种方法识别的非线性最强时刻基本一致,皆位于整条记录加速度峰值附近。基于三种方法识别的6个台站的非线性阈值约在40~140 gal,剪切波速下降比在16%~53%之间,场地非线性程度较明显。

谐波存在时的改进电能计量方法及应用

为减少谐波存在时的电能计量误差,本文提出一种基于三角自卷积窗的改进谐波电能频域计量算法。首先,采用三角自卷积窗对电压、电流信号进行加权处理,以抑制频谱泄漏和谐波间相互干扰;其次,运用插值FFT算法从频域实现电压、电流信号参数(频率、幅值和相位)的高精度估计值;最后,根据Budeanu给出的谐波电能定义,结合电压、电流信号参数实现谐波电能计量。非同步采样情况下,分别采用典型余弦组合窗(Hanning窗、Blackman-Harris窗与Rife-Vincent窗)和4阶三角自卷积窗进行谐波电能计量的仿真实验结果表明:采用三角自卷积窗函数可克服白噪声和基波频率波动影响,提高了谐波电能计量准确度。本文算法在三相多功能谐波电能表中的应用证明了其有效性和准确性。

基于有限长序列分析的Welch法谱估计研究

研究功率谱估计,为提高谱的性能,Welch法是经典谱估计中性能较好且在实践中得到广泛应用的方法。通过分析影响有限长序列傅里叶变换性能的因素(包括离散傅里叶变换的长度和窗函数类型及其长度),根据上述因素对Welch法谱估计性能的影响,得到参数选择的一般原则,为实验参数选择提供依据。用仿真信号以及实际语音信号进行仿真分析,实验结果表明,Welch参数选择方法可以得到较理想的谱估计性能。

基于一类新窗的高精度相位差测量方法

提出了一类新窗——组合双窗,其由传统的组合余弦窗通过卷积运算生成。该类窗构造简单,具有旁瓣衰减速率快,更好地抑制频谱泄漏影响等特点。应用于相位差测量,有效地减小了非同步采样情况下由于频谱泄漏而引起的测量误差,对谐波和噪声具有较好的抑制作用,能获得比同类传统组合余弦窗更高的计算精度。实验仿真验证了该算法的可行性和有效性。

一种改进的基于相位差法的频谱校正方法

采用相位差校正法进行频谱校正,对幅值进行校正需要依赖于窗函数的谱函数。而实际上很多窗函数都十分复杂,其谱函数的解析表达式难以取得。该文提出基于相位差法取得频率修正量后,可以将原加窗序列乘以一个由频率修正量产生的复数序列,相当于进行一个小的频移,产生一个新的序列。新序列的信号频率正好对准离散频谱上的某一根谱线,不会产生泄漏。因此在幅值校正时不需要依赖窗函数的谱函数,通用性好。仿真研究和应用实例表明,采用该文提出的方法,选择合适的窗函数,即使是密集分布的频谱,也可以达到理想的校正精度。

FFT方法在ADC有效位测试中的应用探讨

介绍了ADC的性能参数和有效位(ENOB)的计算公式,在分析了ADC的性能参数测试方法后,给出ADC的ENOB测试解决方案。对FFT方法在ADC的ENOB测试中的应用做了深入探讨,对频谱泄露现象给出了包括相干采样和加窗函数等在内的解决方案。采用一种改进的FFT方法对TI公司的ADS5400进行ENOB测试,得到ADS5400在400 MSps采样率情况下的有效位ENOB=9.12 Bits(f in=1.123MHz)。

广义密度演化方程与经典随机振动分析的比较研究

以结构随机风振响应分析为背景,考察了线性体系在平稳风荷载激励下的随机动力反应,进行了广义密度演化方程与经典随机振动分析的比较。基于物理随机系统研究框架,平稳脉动风荷载模型化为随机Fourier谱。分别以线性单自由度体系和线性多自由度体系为研究对象,比较分析了系统响应的概率密度演化解、理论平稳解和虚拟激励法解答。结果表明,分析系统有限时间内的随机动力反应,概率密度演化方法不仅能够获得渐近平稳段的稳态响应,而且能够反映响应非平稳初始效应的影响,与经典随机振动理论的虚拟激励法解答在均方特征意义上是等价的。

FY-2E与FY-2C红外分裂窗通道光谱响应差异的对比分析

在遥感数据定量应用中,卫星通道的光谱响应函数是影响定量产品反演算法、精度和获取的地球特征物理量的关键因素之一。针对FY-2E红外分裂窗通道光谱响应函数的调整,利用NOAA AVHRR卫星相应通道的定标查找表、青海湖实测的水面辐亮度和大气状态数据,以及利用PLANK方程模拟的全动态范围内的辐亮度等数据对FY-2E与FY-2C红外分裂窗通道的差异进行了深入分析,发现由于光谱响应调整导致通道的探测波段发生变化,将影响到卫星探测的下垫面物理特性反演。同时,由于对FY-2E光谱响应函数的调整,使其红外分裂窗通道的亮温差相对于FY-2C在整个动态范围内都明显的增加,将进一步提高FY-2E卫星红外分裂窗通道的定量反演能力。

基于加窗离散傅里叶算法的谐波分析初始相位敏感性研究

分析了初始相位敏感性产生的根源及影响初始相位敏感性大小的因素,并提出减小初始相位敏感性的方法以提高加窗离散傅里叶变换(DFT)算法的稳定性。理论分析和数值结果表明:初始相位的随机性会引入谐波幅值计算误差,但并不是所有的加窗DFT算法谐波分析都需要考虑相位敏感性;频率偏差一定条件下,初始相位敏感性大小由窗函数的旁瓣峰值电平决定,旁瓣峰值电平越低,初始相位敏感性越小,旁瓣峰值电平-58dB可以作为衡量窗函数是否需要考虑初始相位敏感性的参考值。实际工程中,可以通过增加采样长度的方法减小初始相位敏感性的影响。

基于变窗函数谱重排的谱分解技术

谱分解是将地震信号由时间域变换到时间—频率域,然后再对其局部时频属性和瞬时频率特性进行分析的技术。常规谱分解方法受Heisenberg准则限制,不能同时兼顾时间分辨率和频率分辨率,时频谱重排有效规避了Heisenberg准则的限制,同时提高了时频谱的聚集性,且对噪音等干扰聚焦。变窗函数谱重排算法是在常规时频谱重排的基础上,利用Hermite窗的正交性和可递推性,得到多个变化窗口的谱重排结果,然后利用最小二乘估计原理,对多个谱重排剖面进行加权近似组合。合成记录和实际例子均表明该方法在保证了时频谱高聚焦性的同时,分散了噪音干扰,能准确归位时频能量的真实位置,对低频阴影有很好的显示效果。

电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度检测

提出了一种电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度的检测方案。根据国家标准对谐波测量的要求和谐波分析的软硬件原理得出通过检测频率分辨率达到检测目的的方法,这需要检测仪器是否采用谐波子组测量和矩形加权窗函数。文中根据分组的原理得出子组测量的检测方法;根据傅里叶变换、频谱泄露和栅栏效应的原理得出频率分辨率的检测方法;根据加窗函数减少频谱泄露的原理,通过公式推导和Matlab计算得出检测加窗算法的方法。综合以上实现电能质量分析仪频谱分析长度的检测。并通过大量的实验验证了该检测方法的正确性和检测方案的可行性。

关于电力系统FFT谐波检测存在问题的研究

快速傅立叶变换FFT(Fast fourier transform)是应用最广泛的一种谐波检测方法,但利用FFT进行谐波测量时存在较大的误差,影响谐波分析结果准确性,无法直接应用于电力系统谐波分析中。对使用FFT进行电力系统谐波检测时存在的问题从产生原因和改进方法两个方面进行了详细分析和总结。分析了目前已有的改善这些问题的新途径和新方法的优缺点,表明这些方法在不同方面提高了信号的分析精度和谐波测量参数的可信度。最后对预防、补偿电力系统FFT谐波检测存在问题的措施进行了总结并提出了看法。

FFT应用于谐波测量中频谱泄漏的分析与处理

FFT是谐波测量中使用最广的方法之一，但利用其进行测量时存在着频谱泄漏，影响测量结果准确性。具体阐述了频谱泄漏产生的原因，并分析三种减少泄漏的方法，同时比较了这三种方法之间的差异，给出了仿真比较结果。

一种精确测量周期信号参数的窗口和内插算法

提出了一种基于离散傅里叶变换的改进的周期信号参数的测量算法。该算法通过对时域信号加合适的窗函数，并在频域采用相应的内插算法，可以有效地减小测量过程中信号的频谱泄漏，得到精确的测量结果。仿真实验通过与已有算法的比较证明了该方法的有效性和先进性;噪声分析实验证明了该方法的稳定性。

窗函数在高速飞行目标跟踪中的应用与分析

本文介绍了基于窗函数的数字滤波技术在一种特殊领域——高速飞行目标跟踪中的应用。相对于自适应算法,基于窗函数的数字滤波算法具有更强的实用性。为了提高信号的处理速度与效果,数据截取尤为关键。为此文中引入了矩形窗、汉宁窗、海明窗3种窗函数,并对其作了较全面的对比与分析。通过理论分析和实验验证,对比分析选择不同窗函数的不同效果,最终结果证明选择汉宁窗作为截取函数最为理想。

数字信号处理中的加窗问题研究

本文论述了数字信号处理中的加窗问题以及采用加窗处理的必要性,同时分别就频谱分析和LTI(线性时不变)系统设计中的加窗原理和窗效应及选窗原则等进行了较为详细的探讨.

基于多项式逼近的单峰谱线插值算法在间谐波分析中的应用

快速傅里叶变换在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大误差,无法获得较精确的间谐波参数值。现有单峰谱线插值算法可以提高间谐波频率、相位和幅值的计算精度,但修正公式计算复杂,影响检测精度。为此,文章提出了一种基于多项式逼近的单峰谱线插值算法,利用距间谐波频点最近的单根离散频谱幅值估计出待求间谐波的幅值,并利用多项式逼近方法推导出幅值、频率及相位的修正公式,基于该方法,推导了一些常用窗函数的修正公式。通过与现有单峰和双峰谱线插值算法在噪声情况下的仿真比较,证明了该方法易于实现,能有效减小估计偏差,提高数据检测精度。

歧口凹陷古近系超深气藏烃类检测方法

近几年来,歧口凹陷古近系超深层天然气勘探呈可喜态势。然而,目前还没有针对该地区超深层天然气藏的地震响应总结和与之相匹配的天然气检测技术研究,制约了超深层天然气勘探的进程。为满足扩大勘探的要求,根据超深气藏在频率域所表现的"低频共振,高频衰减"的典型响应特点,对比研究不同的频谱分解方法。同时,根据研究区超深层天然气储层发育特点,应用瞬时子波吸收技术及振幅频率比属性等方法来预测含气层段和边界。结果表明:频谱分解方法是检测含气异常的基础,通过选择时间大小约2倍于地震记录子波两波谷间平均距离的Hanning时间窗函数,进行短时傅氏变换。该方法适用于检测含气储层低频异常,并可获得较高的时频分辨率。烃类检测方法应用结果与新近部署探井的超深层气藏分布吻合,证明了该套方法预测厚含气储层的有效性,为歧口凹陷深层天然气的扩大勘探提供了有力的技术保障。