离散频谱的能量重心校正法

针对离散频谱三点卷积幅值校正方法只能校正幅值 ,不能校正频率和相位的问题 ,从理论上推导了常用离散窗谱函数的能量重心就是坐标原点 ,由此得到了能量重心法校正频率和相位的公式。误差分析和仿真计算表明 :与其它校正方法相比 ,此方法能对多段平均功率谱直接进行校正 ,算法简单 ,计算速度快 ,负频率成分和间隔较近的多频率成分产生的干涉现象所带来的误差对精度的影响小 ,校正方法适用于各种对称窗函数 ,解决了三点卷积幅值校正法不能校正信号频率和相位的缺点。在工程应用中 ,对噪声小的信号 ,推荐加 Hanning窗 n=1(三点卷积法 )的方法进行校正 ,频率间隔大于等于 4个频率分辨率的信号校正后的幅值误差小于 1% ,频率误差小于 0 .0 1个频率分辨率 ,相位误差小于 5度 ;这种方法不适用于频率过于密集的分析场合或连续谱。

离散频谱四点能量重心校正法及抗噪性能分析

在对比离散频谱能量重心法采用不同点数时的频率、幅值和相位校正精度的基础上提出了4点能量重心校正法,推导了高斯白噪声背景下单频率谐波信号采用4点能量重心法进行频率、幅值和相位校正的统计方差公式,通过仿真计算验证了其正确性。分析对比了采用不同点数进行能量重心校正时的优缺点,建议在工程中采用Han-ning窗4点能量重心法进行谐波信号离散频谱校正。

离散频谱综合相位差校正法

提出一种利用相位差的离散频谱综合校正法——时域平移 +改变窗长法 ,即第二段时域序列比第一段滞后 L 点 ,对这两段时域分别作 N点和 M点的 FFT分析 ,利用对应峰值谱线的相位差进行频谱校正的方法。这种方法是一种通用的离散频谱相位差校正法 ,文献 [10～ 11]提出的校正方法只是此法的两个特例。仿真结果表明 ,该方法实现方便 ,精度较高 ,适合于各种对称窗函数 。

一种稳健的离散频谱校正方法

该文提出了一种适用于连续波雷达测速的、稳健的离散频谱校正方法,即三角形法。该方法具有原理简单、计算量小、易于实现、校正精度高等优点。该文介绍了三角形法频谱校正的原理,分析了三角形法校正效果随信噪比以及参与校正的谱线根数变化情况,并给出了仿真结果。最后将三角形法和能量重心法进行了对比,得出了三角形法受信噪比变化影响较小的结论。

自卷积检测方法及其在离散频谱校正中的应用

针对相关检测方法中自相关不能检测相位、互相关需要参考信号的问题,从相关和卷积的关系出发,提出一种自卷积检测方法。首先,扩展相关和卷积的关系;然后,分别推导周期信号的自卷积、两周期信号的卷积、周期信号与噪声的卷积、噪声的自卷积、加噪信号的自卷积表达式,从理论上证明自卷积检测方法能检测信号的频率、幅值和相位,同时可以抑制噪声。最后,作为自卷积检测方法的应用实例,结合能量重心法提出一种新的离散频谱校正方法。仿真结果表明,所提方法能提高离散频谱校正的抗噪性能,对研究相关与卷积的关系以及卷积应用有一定的参考价值。

基于离散频谱校正的差分吸收光谱数据处理方法研究

差分吸收光谱法(DOAS)常利用傅里叶变换滤波法来滤除光谱数据中的噪声,但因其频率分辨率的限制,致其幅值误差较大,从而影响气体的测量精度。提出了一种离散频谱校正的差分吸收光谱数据处理方法,利用离散频谱主瓣内的谱线重心求出峰值的坐标,对幅值误差进行补偿,提高气体的测量精度。对不同浓度的SO_(2)气体进行了浓度反演实验,结果表明:频谱校正法的反演误差小于5%,相对于传统的最小二乘法和傅里叶变换滤波法误差分别减少0.36%和0.88%;在谱线漂移两个采样间隔为0.28 nm时,传统最小二乘法的平均误差为31.8%,频谱校正法的最大误差则为3.8%,效果明显优于前者。

一种基于离散频谱校正的SPIDER信号处理改进方法

介绍了光谱相位相干电场重构法(SPIDER)信号处理的原理,提出一种基于离散频谱校正的SPIDER信号处理改进方法,该方法可克服采样速率不足带来的信号处理误差。试验发现:在无噪声情况下,当取的校正点数足够多,基本可以达到无偏校正;而在有噪声的情况下,应适当选取校正的点数,来增强抗噪性能。该方法能在信噪比较差的情况下,得到时间延迟τ。经过仿真计算,在光谱仪最小分辨率和测量范围的限制情况下,该方法能够突破该限制在时谱上造成栅栏效应,大大提高SPIDER中时延参数的测量精度。该方法实现简单,精度高,抗噪性能好,无需改动设备就能提高系统精度,可广泛应用于SPIDER技术中。

一种基于能量重心矫正的信号失真度测量系统

以MSP432E401Y单片机为核心器件,设计了一款低成本高精度的信号失真度测量系统,采用能量重心矫正算法提升了精度。该系统由信号调理、信号测量分析与发送、手机APP、显示4部分组成。初步处理后的信号经过自动增益控制以及迟滞比较器后,可以为系统提供与基波同频率的脉冲,以便系统测量频率,设置不同的采样率,减轻栅栏效应影响。快速傅里叶变换(FFT)经过离散频谱的能量重心校正法校正后,对谐波参数的分析精确度明显提高。APP通过蓝牙从单片机接收数据,能够绘制信号波形,并显示谐波的归一化幅值。测试表明,装置对500 Hz~200 k Hz、(10~600)m V信号的频率、5次以内谐波的归一化幅值以及总谐波失真的测量误差绝对值小于1%,测量并显示等功能均在2 s内完成。

邻近频率分量的频谱识别与校正法

提出一种自动识别和校正离散频谱中邻近谱峰参数的方法·该方法不仅保留了比值法计算简单的特点 ,而且既能识别间距不到一个频率分辨率的密集频率成分 ,又能校正峰间距为 1～ 6个频率分辨率的邻近谱峰参数 ,从而与比值法相辅相成 ,形成一套完整的离散频率信号分析方法·数值仿真结果证明了方法的有效性·

能量重心法的改进FFT算法分析及应用研究

研究噪声引起的谱线定位错误对能量重心法校正精度的影响。为了提高频率校正精度,在分析能量重心法理论和现有谱线选择方法的基础上,提出了一种减少谱线定位错误率的改进FFT校正算法。该算法在D. Macleod法基础上,利用谱线间的相位差确定谱线,减少了谱线定位错误。最后给出了通用的频率校正公式。仿真结果表明,改进算法谱线定位错误率低,抗噪性强,高斯白噪声条件下进行频率估计时较其他方法具有更小的均方根误差。在模拟井下套管的管道长度检测应用中进一步表明,改进方法具有更高的校正精度,有效地减少了长度测量误差。

能量重心法在机载选呼系统解码中的应用

为提高机载选呼系统解码正确率,提出了基于能量重心法的机载选呼解码算法。通过能量重心法校正选呼信号频率及幅值的估值,降低频谱泄露及栅栏效应的影响,并设计解码状态机完成解码过程。通过对高噪声环境下的仿真和某型飞机实验室试验验证算法有效性和实用性,结果表明所提出算法连续长时间试验均成功解码,且频率估计值与理论值基本无误差,幅度值误差低于10%,因此基于能量重心的解码算法适用于机载选择呼叫系统。

比值校正法在射电频谱中的应用

分子谱线可以在射电频谱上显现,但是采用离散数字功率谱分析算法会引入离散误差,难以获得分子谱线准确的频谱信息。针对射电频谱上离散数字功率谱分析带来的频率偏移问题进行比值校正法研究,该方法是频谱校正方法的一种,特点在于算法简单,方便快捷。利用射频信号相同、分辨率不同和射频信号不同、分辨率不同情况下,归一化频率偏移量的变化确定该方法的校正效果,最终实现了射频为80.0 MHz,141.8 MHz和270.8 MHz的频谱校正,将相应的频谱分辨率提高到7.5 Hz/channel。通过实验结果对比,确定了测试系统的最佳频率分辨率为50 Hz/Channel或200 Hz/channel。

基于频谱校正理论的阶比跟踪分析

传统阶比分析必须在获得参考转速的前提下才能进行,这就使得某些不便安装转速计的情况无法应用阶比分析。而且对于已经采集得到的信号,也会因为缺少转速信号而无法进行阶比分析。为了解决这一问题,结合瞬时频率估计理论和离散频谱校正方法中的能量重心法,提出一种无须转速测量的阶比跟踪分析算法。这种方法利用能量重心法进行瞬时频率和幅值校正,可在精确提取参考转速的同时,一次提取出分析各阶次的幅值;算法简单,计算量相对较小,频率分辨率能自适应地变化,且分析精度受频率分辨率的影响较小;而且简化测试设备,降低测试成本。仿真和试验结果表明该方法的有效性和实用性,将进一步扩大阶比跟踪分析的应用范围。

在LabVIEW中实现频谱校正

利用 L ab VIEW提供的 CIN (Code Interface Node)代码接点接口功能和 CL F (CallLibrary Function)调用库函数功能 [1,2 ] ,将频谱校正的新理论成果溶入 Lab VIEW的信号处理部分 ,完善其在信号处理频谱校正的功能 ,大大提高了频谱校正的精度 .

基于相位差法的快速工频频率校正的研究

采用相位差法对工频频率测量进行了研究,推出了频率校正的计算公式;研究了窗函数和窗长度的选择对校正精度和响应时间的影响,在窗长度足够长的情况下,采用布莱克曼窗、凯泽窗有很高的校正精度;为提高响应速度,推导出了窗长为一个工频周期的傅立叶系数的计算公式,得出只含单频成分时,仍能够采用相位差法对频率进行校正,而当含有高次谐波时不宜直接采用相位差法的结论;还得到一种新的频率校正方法,该方法适合含有高次谐波的情况;通过给出的两种模型进行仿真实验,验证了理论结果的正确性.

三角波调频雷达频谱配对新方法

在三角波雷达信号处理流程中,传统的频谱配对方法由于存在FFT栅栏效应,差频信号的频率估计并不准确,进而影响到测量精度。将能量重心校正算法引入到雷达信号处理流程中,可以得到新的频谱配对方法即能量重心配对法。针对能量重心配对法存在的估计值浮动较大的问题,进一步提出了优化的能量重心配对法。信号处理流程仿真,证明了能量重心配对法和优化的能量重心配对法在并不增加太大的运算量的条件下,能够提高频谱配对性能,提高雷达测量精度。

高压断路器合闸弹簧动态特性及储能状态检测方法

弹簧操动机构中合闸弹簧的储能状态影响高压断路器合闸特性。将合闸过程中弹簧的加速度信号分为两段,利用前段信号计算弹簧能量释放速度,基于动态时间规整算法获得待检测弹簧与标准弹簧能量释放速度的最小空间距离。利用后段信号提取弹簧的本征频率,基于离散频谱校正法对本征频率进行校正。对最小空间距离和本征频率进行数据融合,求取两者的加权欧氏距离作为检测特征值。实验结果表明,加权欧氏距离小于0.5时CT20操动机构的合闸弹簧的储能满足标准压力±5%的要求范围。

一种检测铁路2FSK信号频率的新方法

为实时高精度获取铁道二进制频移键控信号的上、下边频和基带低频信息,提出一种可兼容国产制式和法国UM71制式的频率检测新方法.该方法将自相关解调技术、FFT技术、能量重心频谱校正技术有机结合起来,算法简单且计算复杂度低,在FFT长度选为256时,频率测量结果即可符合技术要求,具有较高应用价值.

轨道移频信号频率参数检测方法的研究

为了进一步提高轨道移频信号频率参数的测量精度,运用欠采样(带通采样)定理和ZOOM-FFT算法对频谱进行细化,根据轨道移频信号的频谱对称特性,引入重心法校正技术,在采样点数为2048情况下,使测量精度比规格要求提高了约3.5倍。

考虑电压采集电磁信号干扰的氧化锌避雷器在线监测

为实时监测氧化锌避雷器运行状态,提出考虑电压采集电磁信号干扰的氧化锌避雷器在线监测方法。利用经验模态分解方法去除原始电压信号中的电磁噪声,消除电磁干扰;利用谐波分析法对电压与电流信号实施快速傅里叶变换操作,简化运算,获取避雷器的阻性、基波阻性以及三次谐波电流,由此判定氧化锌避雷器运行状态。实验证明:该方法可以有效去除电磁噪声以及无用信息,保留了有效信息,测量误差也未超过0.25%,能够有效监测出氧化锌避雷器的运行状态。