基于同步压缩短时Fourier变换的信号瞬时频率提取方法

利用同步压缩短时Fourier变换(SSTFT)方法,改进了其非线性非稳态多成分信号的瞬时频率提取方法。其主要思想是将短时Fourier变换(STFT)之后的时频谱在时频平面上进行压缩重排,重排之后对时频谱上的能量脊线进行提取,再利用压缩重排逆变换,将各脊线对应的时域信号恢复出来,通过时频最优连接,改进了脊线提取不完整的缺点,将零碎曲线连接成完整的频率曲线,并利用该方法提取出了信号的瞬时频率成分。利用改进的SSTFT方法对多成分的模拟信号和高速列车轴箱振动加速度信号进行了分析。结果表明,该方法能有效分离信号的各个成分,并能够完整得到具有物理意义的瞬时频率。

基于分数阶Fourier变换的模糊函数及其在二次调频信号参数估计应用中的研究

作为处理非平稳信号的一种重要工具,模糊函数(ambiguity function,AF)已经被广泛应用于雷达信号处理、声纳技术等领域,并对线性调频信号信号的参数估计具有极好的处理能力。但对应用于众多领域的二次调频信号,模糊函数就显得无能为力了。作为Fourier变换的更广义形式,分数阶Fourier变换(Fractional Fourier trans-form)近年来受到了广泛关注。为解决二次调频信号的估计问题,本文研究了基于分数阶Fourier变换的模糊函数,给出了这种变换的一些新的重要性质,如共轭对称性、Moyal公式、时移性等,推导出了它与经典模糊函数、基于分数阶Fourier变换的Wigner分布、短时Fourier变换、小波变换等其他时频变换的关系。作为应用,最后本文用这种分数阶模糊函数来估计二次调频信号,应用实例的仿真结果表明了分数阶模糊函数在估计二次调频信号参数方面的可行性和有效性。

基于短时Fourier变换的爆炸波时频能分布及分离

以一组在混凝土介质爆炸近中区稳定测试到的爆炸波信号为例,采用传统Fou-rier变换、短时Fourier变换分布定量分析了爆炸波信号的时频能特征,并对爆炸波能量进行了定量分离。结果表明,爆炸波信号在整个时频能分布图上分为4～10μs、13～840kHz区域内的爆炸冲击波区和10～28μs、13～175 kHz区域内的爆生气体膨胀区,分别对应着冲击能和膨胀能;爆炸波能量主要分布在0～840 kHz的频带内,且在0～234 kHz内的爆炸波能量占了总能量的74.7%。爆炸冲击波具有高频、低能量性质,而爆生气体膨胀作用具有低频高能性质。

基于短时Fourier变换的变压器绕组变形脉冲频率响应曲线获取方法

为了在利用脉冲注入法在线检测电力变压器绕组变形故障时能正确处理暂态信号,获取绕组的脉冲频率响应曲线,避免绕组变形状态的误判,提出了基于短时Fourier变换的脉冲频率响应曲线获取新方法,对该方法的基本原理进行了理论推导。然后,从理论推导入手,构建了单绕组仿真模型,结合PSPICE和MATLAB进行了联合仿真分析。仿真结果表明该仿真模型下经过短时Fourier变换的频率响应曲线谐振频率位于2 MHz,接近传统正弦频率响应曲线的谐振频率,初步证实了该方法的正确性。最后开展了110 k V变压器试验测试,分别用快速Fourier变换(FFT)和短时Fourier变换(STFT)处理了测试数据,采用相关系数指标进行了分段评判。试验结果表明经过短时Fourier算法处理后,绕组间频率响应曲线相关系数均>3,频率响应曲线清晰度较高,比快速Fourier变换处理效果更好。仿真分析与试验测试的数据处理结果均表明了该方法的可行性和优越性。

短时Fourier变换与小波变换的比较

本文首先介绍了短时Fourier变换和小波变换的基本概念,然后从离散变换与框架、正交基与多分辨分析等方面,对短时Fourier变换和小波变换作了分析比较,最后讨论了两者的适用范围和优劣评价。

基于短时分数阶傅里叶变换的时频分析方法

本文研究了短时分数阶傅里叶变换(STFRFT)时频分析方法的分辨率精度和算法性能.首先,文中给出了一种STFRFT时频分辨率的数学计算表达式,其有利于时频分辨率的量化比较,仿真结果表明该理论量化值与观察值基本吻合;其次,针对算法运算量大的问题,提出了一种STFRFT的快速计算方法,它较传统的穷举搜索方法运算量约降低1个数量级;最后,给出了算法估计误差的理论分析并运用该方法对多目标信号进行了分析,仿真表明该方法可有效抑制交叉项和解决多分量时频信号的分离问题.

伸缩窗口短时Fourier分析

在短时 Fourier变换 ( STFT)的基础上 ,通过对窗函数在时间尺度上引入伸缩变换 ,从而获得一个在相空间可变的窗口 (即可调时 -频窗 ) ,实现时频分辨率随信号频率变化自动可调 ,克服STFT分析所有频率窗口的大小形状固定不变的缺陷 ,为非平稳信号的处理提供了强有力的工具。

从Fourier变换到小波分析

对突变信号、非平稳信号的处理已成为各领域的共同要求。本文从工程角度对Fourier变换、短时Fourier变换及小波分析的理论特点进行了讨论比较 ,为时实处理突变信号、非平稳信号探索新的途径。

基于STFT时频谱系数收缩的信号降噪方法

针对旋转机械故障振动信号的降噪问题,提出一种基于短时Fourier变换(short time Fourier transform,简称STFT)时频谱系数收缩的信号降噪方法。先将信号进行STFT,得到其时频谱。由于谱系数为复数,故根据模值大小进行谱系数收缩,并利用步长迭代算法在0到谱系数最大模值的区间内估计最优阈值。迭代运算过程中,首先,分别采用基本的硬阈值函数和软阈值函数进行系数收缩;然后,以改进风险函数为阈值评价标准,估计最优阈值;最后,利用最优阈值重新进行谱系数收缩,对得到的新谱进行STFT逆变换,重构降噪后的时域信号。仿真信号与试验数据的处理结果表明,利用所估计的最优阈值,STFT时频谱系数硬、软阈值函数收缩方法均能够实现噪声混合信号的降噪。

基于特定频带的短时傅里叶分析

短时傅里叶分析(STFT)和小波分析部具有分析暂态谐波的能力,但两者部存在不足之处,STFT需要有一个合适的窗才能有满意的分析效果,小波分析不能得到单个的谐波频率和幅值。文中通过比较STFT和小波分析在电力系统暂态信号分析中的优缺点,结合两者的优点,提出了基于特定频带的STFT的方法。该方法利用多分辨率分析确定暂态故障发生的时刻和暂态信号的主要频率范围,在此基础上确定STFT的时窗中心和合适的窗宽,可有效地提高STFT的精度和效率,快速、准确地得到暂态信号中主要谐波频率分量的频率和幅值,通过MATLAB仿真证明了该方法的有效性。

时频分布在爆破震动信号处理中的应用

爆破震动信号是典型的非平稳信号,其处理方法已由单纯的频域分析过渡到时频联合分布分析。在讨论Fourier变换(FT)和短时Fourier变换(STFT)不足的基础上,论述了基于连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT)在爆破震动信号分析中的应用。作为一种严格的时频分析方法,论文尝试利用二次型时频分布来进行爆破震动信号的时频联合分析;通过几种二次型时频分布的对比分析,认为CWD在具有较强的时频聚集性的同时又较好地对交叉项进行了抑制,适合于进行爆破震动信号的时频分析。

汽车发动机非稳态振动信号分析方法比较研究

采用短时Fourier变换、小波包AR谱和二阶循环谱方法分别对发动机加速信号进行了时频分析,提取了分析对象的故障特征,并对3种方法进行了比较研究。研究表明:短时Fourier变换的频率分辨特性相对较差;小波包对单个故障有良好的分辨特性,但对多个故障的分辨能力较差;而循环谱方法有更好的频率分辨特性,且在特征频率处有更显著的谱峰。

纱线信号时频分析方法比较

阐述了一种新的时频分析方法——基于Hilbert-Huang变换的Hilbert时频谱分析,并将其应用到纱线信号分析中。以毛条信号为例,将短时Fourier变换、小波分析和Hilbert谱分析方法进行比较,指出Hilbert谱分析能对信号的时频分布做出比短时Fourier变换和小波分析更为精确的描述,从而能更准确地揭示纱线信号中能量在时域和频域同时变化的过程。通过对纱线信号进行时频分析,可以得到每个瞬间的频率变化,进而对其进行在线谱分析,可以实时监测工艺及设备状况的变化,及时发现生产过程中的异常。

三种时频分析方法在心音信号分析中的应用

文章介绍了一种新的时频分析方法—— Hilbert谱分析 ,并将其应用到心音信号的时频分析中 ,分析对比了短时 Fourier变换 ,小波分析和 Hilbert谱分析这三种方法在处理心音信号时的性能差异 .传统的基于 Fourier的方法不能有效的分析非平稳信号 .文章分析证明了这种新方法在分析像心音信号这种非平稳信号的有效性 ,它能对信号的时频分布做出比短时 Fourier变换和小波分析更为精确的描述 .用这种方法 ,我们能提取心音信号中频率变化的信息 .

几种时频分析方法在VFTO频谱分析中的应用

从信号处理的角度而言,特快速暂态过电压(VFTO)是非平稳信号,传统的Fourier变换不适合用于对其进行频谱分析。为此,结合VFTO波形频带宽、频率成分丰富等特征,寻求了适用于VFTO频谱分析的时频分析方法。对比分析了短时Fourier变换、Wigner-Ville分布、伪Wigner-Ville分布、S变换及广义S变换5种时频分析方法在VFTO合成信号频谱分析时的性能,结果显示广义S变换在高、低频段的时频分辨率能够同时达到较好水平。然后利用广义S变换对VFTO实测波形进行频谱分析,给出了VFTO各频率分量的幅值—时间曲线。曲线显示VFTO各频率持续时间不一,频率越高,其幅值衰减越快、持续时间越短,进一步论证了广义S变换应用于VFTO频谱分析的适用性和可行性。

一种新的信号处理方法——线调频小波变换

线调频小波变换是处理非平稳信号一种新的方法 .本文分析了线调频小波变换是短时 Fourier变换和小波变换的时频分析的统一形式 ,并能根据信号的特点生成新的时频分析方法 。

河北赤城可控震源主动监测实验

利用精密可控主动震源CAS-40在赤城开展了2次信号发射与监测实验。实验中分别采用5～10～5Hz、4～10～4Hz线性调频信号，布设了赤城一张家口、赤城一张北2条测线，对发射信号进行连续记录。用短时Fou—rier变换分析了发射信号的时频特征，用反褶积和wHT变换2种方法计算得到了2条测线的地震波走时剖面，对结果进行了对比分析。选取震相清晰的临时台站计算了波速比（Vp／Vs），结果与已有的研究成果相符。

线性时频分析在ECG信号分析中的应用

目的:心电信号(Electrocardio-signal,ECG)是人体中最重要的生物信号之一,是一种具有非平稳性和非线性特性的信号。分析ECG信号是诊断心脏疾病的有利工具,近年来国内外很多学者致力于这方面的研究。本文探讨短时Fourier变换(STFT)和离散小波变换(DWT)这两种时频分析方法在ECG信号分析中的应用。方法:本文采用麻省理工学院的MIT-BIH数据库中提供的数据,运用MATLAB软件编程,讨论短时Fourier变换和离散小波变换在ECG信号分析中的应用。结果:通过编程,做出了正常ECG信号和失常ECG信号的短时Fourier变换的时域图和频谱图以及正常ECG信号和失常ECG信号的单级离散小波变换的结果。结论:正常ECG信号和失常ECG信号的STFT变换的时域图和频谱图都能反应出信号的频率和时间的变化关系。但是,正常信号和失常信号的频率和时间有明显不同,正常信号的能量随时间和频率的变化关系有序整齐,而且周围有较少的杂波;失常信号的能量随时间和频率的变化关系杂乱,而且周围存在较多的杂波。通过离散小波变化后,正常信号和失常信号均产生了不同的离散小波系数,根据不同的离散小波系数,可以很容易判断正常信号和失常信号的区别。

基于伸缩窗口STFT的信号调制的识别研究

伸缩窗口短时Fourier变换(STFT)通过对窗函数引入伸缩变换对短时Fourier变换进行改进,实现时频分辨率随信号频率变化自动可调,能较好地刻画信号中的瞬态结构.本文把伸缩窗口短时Fourier变换这种时间-频率-尺度三维信号处理方法引入到了数字通信信号调制盲识别领域,对ASK、FSK和PSK信号的伸缩窗口STFT——域特征进行了理论分析和软件仿真,最后给出了识别算法和仿真结果.仿真实验结果及性能分析表明,该算法是可行的,具有较好的抗噪声性能.