基于改进复调制细化法和加窗插值快速傅里叶变换的电力系统谐波分析

当遇到含有频率接近成份的谐波信号时,加窗插值傅里叶变换(fast Fourie transform,FFT)等传统的谐波分析方法不能准确地进行分析。文章采用基于复解析带通滤波器的复调制细化法对频率接近的谐波成份进行细化分析,然后再用加窗插值FFT分析其他频率成份。与直接使用加窗插值FFT法对比的仿真分析表明,该方法能够以较高的频率分辨率分析出频率较接近的谐波成份。

衰减全反射-傅里叶变换红外光谱法对花生仁霉变的分析

为快速检测贮藏花生的质量安全,对灭菌后的新鲜花生仁样品分别接种5种常见的有害霉菌,并于26℃、相对湿度80%条件下贮藏9 d。利用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy,ATR-FTIR)采集不同贮藏阶段花生样品在4 000~600 cm^(-1)的光谱信息,通过权重分析阐述花生中侵染霉菌后光谱特征的变化,并结合偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分析建立样品有害霉菌污染的定量分析模型。结果表明,不同贮藏阶段样品的峰谱出现明显波动,PLSR模型对单一菌株与多种菌株样品菌落总数的预测精度较高,其中对赭曲霉3.6486处理组样品预测模型相对偏优,有效决定系数(R_p^2)为0.915 7、交互验证均方根误差(root mean-square error of cross-validation,RMSECV)为0.208 0(lg(CFU/g))、剩余预测偏差(residual predictive deviation,RPD)为2.52;对多种菌株预测结果R_p^2、RMSECV、RPD分别为0.780 3、0.358 0(lg(CFU/g))与1.76。应用ATR-FTIR技术对花生受霉菌侵染的状况进行快速分析具有可行性。

DTFT频谱细化特性分析及其快速算法设计

该文介绍了离散时间傅里叶变换(Discrete Time Fourier Transform,DTFT)的一种等价定义式,分析了DTFT与线性调频Z变换(Chirp-Z transform)的联系与区别,推导出DTFT是一种特殊形式的Chirp-Z变换,具有频谱细化特性。设计了DTFT的快速算法,给出了算法实现步骤。算法计算量分析表明:在相同频率分辨率下,DTFT快速算法的计算量比Chirp-Z变换快速算法小。仿真结果验证了理论推导的正确性和DTFT在频率估计方面的优越性。

冲击激励下轴线失准转子-磁轴承系统不对中定量研究

为研究和识别转子系统在轴承处发生的平行角度混合不对中,提出一种频谱辨识转子-磁轴承系统固有不对中量大小的方法.采用动量矩定理将圆盘不平衡力对转轴的影响等效到转子轴向力上,建立考虑轴向径向耦合效应的刚性双偏置圆盘转子-磁轴承系统的动力学模型;通过SIMULINK仿真得到系统时域下的位移和电流响应,分析不对中条件下转子系统动力学特性,并利用快速傅里叶变换将时域响应转换为频域响应,基于频域下最小二乘算法得到转子系统不对中量大小.结果表明:在冲击激励影响条件下,采用该方法计算的不对中量大小误差均在5.0%以内,当转子受到外界扰动力时,该算法能够准确定量识别转子的不对中量,可为不对中转子-磁轴承系统故障诊断及自修复提供理论参考.

用于正弦波频率估计的修正I-Rife算法

对正弦波信号的频率估计是雷达领域常见的问题。当真实频率接近量化频点时,I-Rife算法的频移因子的计算会产生较大误差,为提高频率估计的精度,本文通过分析Rife及I-Rife算法的性能及误差产生的原因,利用频谱细化的方法,提出了一种修正I-Rife算法,即用峰值频点左右各0.5点处的频谱幅值来替代频谱峰值点的幅值和次大值频点处的幅值进行插值计算,对频率偏移值进行更为准确的估计,在计算量与I-Rife算法几乎相同的情况下,有效地提高了频率的估计精度。仿真结果表明,改进后的I-Rife算法整体性能优于I-Rife算法,且估计的均方根误差更接近于克拉美-罗下界。

一种用于快速捕获低轨物联网信号的PMF-FFT改进算法

为了在高动态、低信噪比的条件下实现对低轨物联网信号的快速捕获,提出了一种用于快速捕获低轨物联网信号的部分匹配滤波-快速傅里叶变换(PMF-FFT)改进算法。首先,利用星历信息预估多普勒频偏,缩小频域搜索范围;然后,通过补零、加窗方法克服PMF-FFT算法的扇贝损失;最后,采用频域差分非相干累积提高低信噪比下的输出增益。仿真分析表明,所提改进算法在信噪比为-25~-15 dB时能提高低轨物联网信号的检测概率,搜索范围由15~35 kHz缩小为24.8~25.2 kHz。

基于Zoom-FFT频谱细化的水声目标螺旋桨轴数提取技术

基于对水声目标调制谱结构特征的分析,在传统包络信号探测(DEMON)谱分析方法基础上,采用细化-快速傅里叶变换(Zoom-FFT)算法,提高轴频位置带宽内的频率分辨率,实现频谱细化处理,从而提取到水声目标螺旋桨轴数。利用实测信号数据及仿真试验数据进行了分析验证。试验结果表明,该算法对于水声目标螺旋桨轴数的识别准确率可达80%以上,具有工程实用价值。

基于Zoom-FFT-CEEMD和小波包降噪的风电机组齿轮箱故障特征提取和诊断

基于信号处理的风电机组齿轮箱故障诊断是风力发电领域中的重要研究方向。针对风电机组齿轮箱故障特征提取问题,提出了一种基于Zoom-FFT-CEEMD和小波包降噪的方法。通过对在风电机组齿轮箱振动测点所采集到各个测点的振动加速度信号做RMS趋势分析,找出RMS趋势明显上升的测点和时间段。利用小波包降噪技术对该测点的振动信号进行降噪处理,互补集合经验模态分解(CEEMD)得到的分量对振动信号进行多尺度分析,再使用Zoom算法对齿轮箱振动信号进行局部放大,以突出故障信号。利用快速傅里叶变换(FFT)对放大后的信号进行频谱分析,以提高故障特征的提取准确性。实验结果表明,与传统频谱分析法相比,该方法能够有效地提取风电机组齿轮箱的故障特征,具有较高的准确性和稳定性,为风电机组齿轮箱的早期故障诊断提供了一种有效的方法。

莱夫-文森特窗三谱线插值的电力谐波分析

为解决快速傅里叶变换(FFT)在电力谐波分析存在的问题,在分析莱夫-文森特窗和三谱线插值算法特点的基础上,提出了一种基于莱夫-文森特窗三谱线插值的谐波分析算法,用曲线拟合方法获得了修正公式,并基于这个修正公式对电力谐波进行了仿真。仿真结果表明,相同条件下,该算法在处理简单的谐波信号时的时间小于0.225 ms,幅值修正误差小于-1.4×10-6%,处理复杂信号时的时间小于0.997 ms,幅值修正误差小于-9.68×10-6%。该方法不仅具有较高的检测精度,而且具有较快的运算速度。

基于频谱细化与插值法的特征谐波分析研究

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)是目前常用的特征谐波分析方法,由于受到栅栏效应和频谱泄漏的影响,其分析精度并不理想。针对特征谐波各项参数的精确估计问题,提出了基于频谱细化与插值法的特征谐波分析方法。首先利用细化选带傅里叶变换(Zoom-FFT)对特征谐波所在局部频段进行细化,然后使用4项5阶Nuttall窗插值法对细化后的频谱进行校正,得到各特征谐波频率、幅值、相位的精确估计。在实验部分,分别使用快速傅里叶变换、Zoom-FFT和提出的Zoom-FFT+4项5阶Nuttall窗插值法对模拟特征谐波信号和24脉波整流装置特征谐波进行了仿真实验。实验结果对比表明,本方法可以有效地抑制栅栏效应和频谱泄漏,各项参数的估计精度明显优于快速傅里叶变换和Zoom-FFT,是一种较为理想的特征谐波分析算法。

正交傅里叶—梅林矩的一种高效算法

提出了一种高效计算图像正交傅里叶—梅林矩的算法。该算法通过消除正交多项式中的阶乘项和提取该图像矩的公共项以提高图像矩值的计算性能。实验分析表明,与传统的直接计算方法相比,该算法可有效节省计算时间,尤其是在计算高阶连续矩情况下性能更好。

基于五项莱夫-文森特窗的三谱线插值FFT谐波分析

电力谐波分析中应用最广泛的是快速傅里叶变换,但是快速傅里叶在非同步采样和数据非整数周期截断的情况下无法得到准确的结果。为了减小非同步对FFT的影响,选择旁瓣性能良好的五项莱夫-文森特(Rife-Vincent)窗结合插值FFT来对电力谐波信号进行检测。通过多项式拟合的方式,推导出简单实用的三谱线插值修正公式。通过仿真,验证了在非同步采样时,相比于其他常见的加窗插值FFT算法,该算法有更高的计算准确度以及实用价值。

一种基-2 FFT算法的误差分析方法

FFT算法在工程领域有着大量的应用,精度要求也越来越高,对系统的硬件资源占用也越来越大,对FFT算法进行误差分析,精确定位每级FFT舍入的原则可更高效地指导开展FFT硬件架构设计。以基-2 FFT算法为例,详细分析了基-2 FFT算法的实现结构及误差产生来源,提出了一种基-2 FFT的误差分析模型,并以16点基-2FFT为例,采用该误差分析方法进行误差分析,得到信噪比256/23×2^(2b)(b为第1级输入位宽)。

ZOOK(细化)谱分析技术在8098单片机齿轮故障诊断系统中的应用

本文应用相位补偿ZFFT技术的基本原理,建立了基于8098单片机的用于齿轮故障诊断的细化谱分析方法,试验证明细化谱分析方法是便携式测试仪器用于现场齿轮故障诊断的有效方法之一。

基于快速傅里叶变换和能量重心联合算法的法布里-珀罗腔长解调方法

在基于快速傅里叶变换的光纤法布里-珀罗传感器解调方法的理论分析基础上,引入了离散频谱能量重心校正方法,改进了FFT算法。仿真结果表明该联合算法解调值与真实值一致性较好。并通过实验加载0~10 Mpa的油压,对压力和解调得到的传感器腔长数据进行拟合,并将拟合得到的曲线与参考值比较,相对误差为0.003%。实验结果表明,FFT与能量重心联合解调方法可以得到较高的精度。

基于快速傅里叶变换的蛋白质-蛋白质对接程序的研究进展

蛋白质-蛋白质相互作用与识别的研究是分子生物学领域的重要课题。然而由于蛋白质分子巨大,即使将蛋白质看成刚体,在没有指导信息的情况下,系统地搜寻和评估上亿个可能的对接取向十分困难,人们为了解决这个难点,发展了许多搜寻算法,快速傅里叶变换(Fast fourier transform,FFT)便是其中最为流行的算法之一。而打分函数与蛋白质对接结果的准确性密切相关,也是蛋白质-蛋白质对接的难点之一。该文概述了基于快速傅里叶变换的蛋白质-蛋白质对接程序的一般过程。同时,概述了使用与FFT算法的打分函数的一般特征,并且以形状互补、静电力、去溶剂化和统计势能3类介绍了典型的FFT算法下的打分函数。

基于L1+L2混合范数频域三维重力场反演方法

三维重力反演被广泛应用于矿产资源勘探和深部密度结构研究,然而传统空间域三维重力场反演方法存在着深度分辨率低、多解性强和计算效率低的问题,影响了地质解释的准确性和可信度.本文针对上述不足,提出基于混合范数正则化约束的频域三维重力场反演方法.首先构建基于深度加权和L1+L2混合范数的模型目标函数.并在反演迭代过程中,采用频域三维重力场正演方法更新模型,将传统空间域三维重力场反演中稠密雅可比矩阵的存储和计算等问题转化为频域正演,大幅度降低内存占用.此外使用高精度高斯型数值积分代替传统快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法中的矩形积分,以保证频域正演方法的计算精度.模型试验表明,相比于传统空间域基于L2范数光滑约束反演方法以及基于L1范数聚焦反演方法,本文反演方法能有效降低三维重力反演的"趋肤效应"和拖尾现象,能恢复出更复杂地质模型,且反演结果更接近真实模型.最后将该方法应用到加拿大魁北克省诺兰达市的Mobrun硫化物矿体三维密度成像,结果显示该矿体深度范围约15~170 m,与前人钻井数据所得深度范围一致,证明了方法的有效性.

频率细化技术在超低频/极低频电磁信号检测中的应用

离散快速傅里叶变换算法在频谱分析中得到了广泛的应用,这种算法得到的计算结果是在整个频段上的频谱信息.在一些应用中,需要了解的仅仅是某一窄带内的频谱精细结构,要求频谱的分辨率较高.而要得到一个较高分辨率的频谱,直接采用快速傅里叶变换计算则会导致参加快速傅里叶变换运算的数据点数的增加,从而引起计算量和存储量的急剧增大,这样,快速傅里叶变换算法就不能满足要求了.本文介绍了基于复调制的频率细化技术的原理及其在超低频/极低频电磁接收机研制中的应用,阐述了采用这种技术如何实现高分辨率频谱的计算,并给出了理论数据和实际观测数据的计算结果.

基于谐波分析的NDIR气体检测系统

针对传统非分光红外（NDIR）气体检测系统智能化程度低和信号分析能力差的问题,采用虚拟仪器技术构建基于快速傅里叶变换谐波分析的新型红外气体检测系统.系统以单板机PCM3353为核心,选用MEMS电调制光源和热释电红外探测器,采用单板机扩展采集卡PM518进行探测器信号采集,在LabVIEW环境中对探测器信号进行滤波降噪和频域分析.SO2气体检测试验表明：相对于传统的数据处理方法,系统信噪比提高了3～5倍,气体检测下限降低为原来的1/4.

后续换相失败引发的换流变零序差动保护误动场景分析及策略

发生后续换相失败后直流接地极入地电流经地网耦合与大直流共同入侵换流变压器中性线,分析了该工况下换流变压器中性线零序电流的特征及其对换流变中性线零序电流互感器传变特性的影响,并探讨了该工况下换流变零序差动保护的误动风险。利用细化的快速傅里叶变换对零序差动电流的幅频特征进行细分,将零序差动电流在低频频带与工频频带的幅值之比作为辅助判据,识别所讨论的工况,闭锁零序差动保护。仿真结果表明,所提策略能有效防止所讨论的工况引发的换流变零序差动保护误动作。