基于Wigner-Ville分布的焊缝特征导波信号分析方法

超声导波信号的波形具有多模态、波包混叠严重的问题,因此寻找有效的信号分析和模态识别方法成为超声导波焊缝检测技术中的重要研究内容。利用时-频分析方法中的Wigner-Ville分布及其改进方法对实验获得的焊缝特征导波回波信号进行处理,分析各波包对应的导波模态,有效识别缺陷回波信号,提取焊缝的结构和缺陷信息,实现模态分离和缺陷识别。分析结果与焊缝的实际结构和尺寸参数相吻合,该分析方法可为焊缝特征导波信号的分析处理提供现实依据。

基于小波和Wigner-Ville分布的轨道不平顺特征识别

利用小波变换的多分辨特性,对轨道不平顺局部检测数据进行一维小波变换多尺度分解,然后对各尺度下重构信号进行幅值谱分析,以发现在轨道不平顺中存在的特征不利波长;同时,基于小波分解后的各层重构信号能有效放大不平顺特征和缩小频段范围,利用Wigner-Ville分布对信号能量的时频聚集性,对各层重构信号进行Wigner-Ville时频分析能很好地提取各波长不平顺大小沿线路里程的分布情况;通过相干分析发现引起车体激扰的不利波长,然后用小波方法提取不利波长所在的特征频段,最后通过互Wigner-Ville分布表征相干不利波长不平顺的时频分布情况。结果表明:结合小波分析理论和Wigner-Ville分布能十分有效地从时频域角度分析轨道不平顺,是一条保证铁路安全运营、提高养护维修质量的良好技术途径。

基于Wigner-Ville分布和Wavelet时间尺度的飞机非平稳抖杆背景声分析

飞机黑匣子中舱音记录器记录的舱音主要是由话语音、噪声和具有不同物理意义的背景声组成的复杂混合体,增加了舱音分析的难度,用传统的辨听和分析方法难以解决舱音特征等技术难题。以舱音记录器记录的抖杆背景声为例,针对传统Fourier变换的一次型时间/频率和短时Fourier变换的二次型能量在舱音辨听、分析的不足,将Wigner-Ville时频和Wavelet时间尺度引入到飞机舱音分析中,扩展了舱音分析方法。对比分析结果表明:平滑伪Wigner-Ville分布(SPWVD)及其时频分布的重排具有高的时频分辨率、时频凝聚性,而且没有交叉项干扰,适合分析非平稳舱音背景声;同时,离散小波变换的时间尺度分析技术确定抖杆背景声基频频率及位置,为获得非平稳舱音背景声特征提供一种值得借鉴的途径。

窄带细化Wigner-Ville分布分析的快速实现方法

水下目标辐射线谱噪声的多普勒信息可用于估计目标上的噪声源参数。由于噪声源的低频和低速特性,其多普勒频移变化微弱,需要在选定窄带内进行高分辨率时频分析。Wigner-Ville分布(WVD)具有良好的时频聚焦性能,但是当频率分辨率要求较高时,其计算量和存储空间长度也大幅增加。该文提出一种选带细化WVD的快速数值计算方法。该方法对线性调频Z变换(CZT)进行改进并与WVD相结合,可以大幅提高选定窄带内高分辨率WVD时频分析的计算效率。数值仿真和海试数据验证了方法的有效性。

基于时频独立分量分析的Wigner-Ville分布交叉项消除法

由于信号混合引起的交叉项严重降低了Wigner-Ville分布的时频分辨率,为此提出一种基于独立分量分析的Wigner-Ville分布交叉干扰项消除法.在无须了解信号混合系数的情况下,通过盲源分离法提取各独立分量信号,给出盲源分离结果不确定的解决方法.建立了包含自项与交叉项的时频分布矩阵,利用时频分布矩阵的联合对角化算法消除独立分量信号之间的交叉干扰项.通过独立分量自项求和重构Wigner-Ville分布,重构的Wigner-Ville分布具有良好的时频分辨率.数值仿真结果验证了算法的有效性.

基于滤波器组的改进型Wigner-Ville分布

针对时频分析中频谱图和Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布（ＷＶＤ）的不足，本文采用了一种滤波器组和ＷＶＤ相结合的方法，并对这种改进的分布的性质进行了分析。最后举出实际倒了说明它与其他几种常用的时频分析方法相比保留了ＷＶＤ能量集中的特性，而同时能够减少ＷＶＤ带来的交叉项和人工产物，并能减少噪声的影响。

平滑伪Wigner-Ville分布在电力系统谐波和电压变动检测中的应用

在分析比较了现有用于短时电能质量扰动信号检测的方法的基础上,提出使用平滑伪W igner-V ille分布(SPWVD)对电能质量信号进行检测和时频分析的新方法。平滑伪W igner-V ille(SPWVD)分布是一种优良的时频分析方法,能够在时域频域上对平稳谐波信号及非平稳信号进行联合时频分析。仿真表明,该方法能够较有效地检测出突变、非平稳扰动的短时电压波动,谐波和间谐波等电能质量信号的起止时间、频率信息。

基于谱相关函数-Wigner-Ville谱的轴承分布故障信号分析

针对包络解调技术不能有效提取滚动轴承中分布故障特征的问题,利用轴承分布故障振动信号的二阶循环平稳特性,研究了基于谱相关函数的Wigner-Ville谱的时频特征提取方法。与直接Wigner-Ville分布方法和匹配追踪时频分布方法不具备降噪功能不同,对含噪声的循环平稳信号,先用长数据序列计算得到谱相关函数,可通过计算中的多次平均显著削弱信号中噪声成分,再对谱相关函数作关于循环频率的逆傅里叶变换,得到的Wigner-Ville时频分布计算结果可有效降低噪声的干扰。对有轴承分布故障的振动信号,用滤波器去除一阶循环平稳成分,用获得的基于谱相关函数的Wigner-Ville时频谱消除平稳随机噪声的影响,能有效提取轴承分布故障的二阶循环平稳特征。仿真分析表明:所提方法能有效直观提取轴承分布故障,而普通Winger-Ville时频分布易受噪声影响,包络谱分析结果无法明确轴承分布故障特征。实验结果验证了所提时频算法提取齿轮箱轴承分布故障特征的有效性,而信号包络谱、平滑伪Wigner-Ville时频分布均无法有效提取该特征。

基于LMD与Wigner-Ville分布的水力机组振动信号分析

针对现有非平稳信号处理方法在分析水力机组振动信号时,无法同时兼顾较高的时频分辨率和瞬时时频特征的有效提取问题,提出了一种新的将局域均值分解(LMD)和Wigner-Ville分布相结合的非平稳信号处理方法,并将其应用于水力机组甩负荷工况的上导轴承摆度信号分析.通过与短时傅里叶变换、小波变换和Wigner-Ville分布方法提取的时频谱图对比分析,表明该方法继承了局域均值分解可以将多分量非平稳信号分解为多个频率成分单一的PF分量、以直接计算瞬时幅值和瞬时频率的优点,以及Wigner-Ville高时频分辨率的优点,同时,避免了Wigner-Ville分布因为受到固有交叉项干扰导致多个频率成分的信号难以表示清楚的缺陷,能够有效提取与转速变化趋势基本一致的瞬时时频谱图,为后续机组状态识别与故障诊断提供分析工具.

小波变换用于Wigner-Ville分布交叉项的抑制

基于 Wingner- Ville分布良好的时频性质 ,针对它的交叉项的高频振荡特性 ,利用二维张量积小波对信号的 Wigner- Ville分布进行分解 ,用低频系数重构时频图 ,使交叉项干扰受到抑制 ,并就以 4个高斯包络正弦信号和 Wigner- Ville分布为例 ,用双正交小波作分解和重构说明了交叉项抑制的方法和过程 .数值计算表明 ,该方法对交叉项的抑制优于伪 Wigner-

基于Wigner-Ville分布的复杂时变信号的时频分析

对多分量线性调频(LFM)信号、单分量非线性调频(NLFM)信号以及多分量NLFM信号的Wigner-Ville分布进行了数值计算,探讨了信号项与交叉项之间的差异性特征,提出了信号时频曲线中点集的概念,研究了交叉项出现的一般规律.对于多分量信号,交叉项出现在信号项时频曲线之间的中点集之内.对于单分量NLFM信号,也有交叉项产生,交叉项出现在信号项时频曲线自身的自中点集之内.

基于局域波分解的Wigner-Ville分布

文中介绍了一种新算法——LWVD,即通过局域波分解复杂信号,得到有限个基本的模式分量,然后计算Wigner-Ville分布。这种方法有效地抑制了时频分布交叉项的干扰。通过仿真试验,验证了这种方法的有效性。

平滑伪Wigner-Ville分布在电气设备局部放电信号分析中的应用

为了有效分析电气设备局部放电信号基于时域和频域的联合特性,本文采用平滑伪Wigner-Ville分布对放电信号进行时频分析,有效解决了Wigner-Ville分布中存在交叉干扰的问题。为了验证平滑伪Wigner-Ville分布的有效性,本文分别采用Wigner-Ville分布和平滑伪Wigner-Ville分布对局部放电信号进行分析。实验结果表明,平滑伪Wigner-Ville分布可以有效分析局部放电信号的时频特性。

基于VMD和Wigner-Ville分布的局放信号时频分析

为分析高压电器设备局放信号基于时域和频域的联合特性,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和Wigner-Ville分布(VMD-WVD)的局放信号的联合时频分析方法,有效解决了Wigner-Ville分布中交叉项干扰问题。对局放信号进行VMD分解,得到若干单一成分的模态分量;分别计算各模态分量的Wigner-Ville分布,将结果线性叠加得到局放信号的Wigner-Ville分布。采用该方法对仿真和实测放电信号进行分析,实验结果表明该方法既能有效抑制Wigner-Ville分布的交叉项,又能保证较高的能量聚集性和很好的时频分辨率。

基于Wigner-Ville分布与Chrip-Z变换的高分辨时频分析方法

时频分析方法一直广泛地应用于地震数据的处理与资料解释中。针对油气勘探面临的圈闭规模小、储层薄且埋深大、烃源丰富却分布零散等复杂情形时,如果地震资料有效信号频带较窄、分辨率较低,则需高分辨时频分析方法,以提高对微型油气目标的识别精度。平滑伪Wigner-Ville分布(SPWVD)双线性时频分析方法具有良好的时频聚焦性,线性调频Chrip-Z变换(CZT)的螺旋采样插值特性可突出三维空间局部细节。结合此二者优势,形成一种可提高地震信号时频分辨率的新方法(SPWVD-CZT)。该方法通过采样的方式实现数值的插值计算,以增加有效频段的划分点数,完善时频分布的局部细节,在时频域实现频谱信息的细化处理。模拟信号试算和实际地震资料河道微相识别的应用结果表明,该方法能显著提升地震数据时频分析的频率采样率,可为微型地质体的发现及油气开发提供技术支撑。

伪Wigner-Ville分布在心电信号时频分析中的应用

心电信号(Electrocardio-signal,ECG)是一种非平稳性和非线性的微弱生物信号。在运用Wigner-Ville分布处理心电信号时,会产生交叉项。本文通过伪Wigner-Ville分布(PWVD)对心电信号的时频进行分析,讨论对交叉项的抑制和消除。本文使用计算机仿真软件,分别得到了正常和失常心电信号的伪Wigner-Ville分布的平面时频分布图,并讨论了心电信号的能量分布变化。结果表明经过处理后的心电信号,信号能量的分布更加清晰、光滑,心电信号的杂波也有所减小。

椭圆球面波信号Wigner-Ville分布显式渐近求解方法

针对现有的椭圆球面波函数(PSWFs)信号时频分析无显式表达式、数值仿真误差不可控、时频分布结果对称性缺失等问题,该文引入Legendre多项式以及Wigner-Ville分布(WVD),提出一种PSWFs信号WVD显式渐近求解方法。该方法根据误差要求,生成所需阶数的Legendre多项式WVD自项、交叉项,进而与对应的WVDLegendre系数相乘后线性叠加,获取PSWFs信号WVD显式渐近表达式。理论及数值仿真结果表明,所提方法能够产生满足误差要求的PSWFs信号WVD显式渐近表达式,且能够有效保持信号原有的时域、频域对称性。此外,在相同采样点数情况下,相对于基于数值解的PSWFs信号WVD,所提方法获得的PSWFs信号WVD频域分辨率更高。

基于小波分析对形变扰动信号的触发检测方法

以玉树地震台钻孔应变仪在汶川8.0级地震前5 d的信号为例,首先计算2个合成分量S13和S24之间的相关性和相干频率,检验钻孔应变仪的可靠性和稳定性,并找出二者不相干信号的频率;其次用小波分析提取4个观测分量的扰动信号,计算其时间-频率-能量分布;最后根据时间-频率-能量分布特征选择STA/LTA触发检测参数,分别对4个观测分量和2个合成分量进行触发检测。结果表明,本文方法能有效检测到6个分量中扰动信号的开始时间和结束时间,可为台站观测人员日常运行维护及时提供报警信息,同时为地震前兆判断提供一种新方法。

基于EMD-Wigner-Ville的内燃机振动时频分析

在分析多分量信号时,WVD交叉项的出现极大干扰了对信号的时频分析,针对现有WVD交叉项抑制方法存在聚集性与交叉项成分抑制相互矛盾的问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)的WVD交叉项抑制方法。该方法首先利用EMD分解方法,将信号分解成相互独立的一系列具有不同特征时间尺度的固有模态函数(IMF),然后运用相关系数法对经验模式分解伪分量进行剔除,再对每个IMF进行Wigner-Ville分析,最后把各个IMF的Wigner-Ville分析结果线性叠加重构原始信号的时频分布。仿真实验结果表明,该方法既能有效抑制时频分布的交叉项,又保证了Wigner-Ville分布的时频聚集性。将EMD-Wigner-Ville应用在内燃机振动时频分析中,两个实例有效地揭示出了内燃机振动信号的特征信息,克服了HHT时频分布、Wigner-Ville时频分布在分析内燃机振动信号时的缺陷,是一种有效的时频分析方法。

采用STFT-Wigner变换抑制Wigner-Ville分布交叉项

对于多分量非平稳信号分析,维格纳时频分布Wigner-Ville(WVD)存在严重的交叉项干扰。而GWT避免了Wigner-Ville分布的交叉项干扰而且具有良好的时频聚集性。但由于Gabor变换的时频聚集性不佳,当多分量信号进行Gabor变换时如果信号中各分量频率混叠,Gabor Wigner transform(GWT)就不能得到理想的结果。提出一种改进的STFT-Wigner算法,可以有效的抑制交叉项,并保持较高的时频聚集性。通过分析仿真信号和实测振动信号表明该方法能够取得良好的效果。