超声信号拉盖尔模型及在渡越时间测量中的应用

超声信号建模是利用脉冲信号进行渡越时间(ToF)测量中的关键技术之一。针对传统经验模型的局限性,提出基于拉盖尔(Laguerre)函数的超声信号建模方法。首先分析Laguerre函数的时域和拉氏域特征,然后将超声信号建模与确定Laguerre谱归属为同一问题。通过泰勒级数展开和拉格朗日插值,从理论上证明双指数模型和混合指数模型是Laguerre模型特殊形式,并通过仿真验证了此结论。对实测数据分析表明,Laguerre模型拟合误差小于0.1%,ToF测量结果相对偏差小于10-6。

基于变分模态分解的超声检测信号降噪研究

为解决超声检测信号的降噪问题,该文基于变分模态分解能将信号分解为一系列窄带模式,而高斯噪声则被分解为整个频带内若干个宽带模式,提出一种超声检测信号降噪方法。该方法通过变分模态分解,计算各模态带宽和中心频率,选择信号模态,根据信号模态重构无噪信号4步实现对超声检测信号的降噪;通过仿真实验表明该文方法可以将含噪超声信号分解为信号模态和噪声模态,去除噪声模态后可显著提升信噪比;对信噪比为10 dB的含噪信号经该文方法处理后得到的重构信号和原始无噪信号的均方误差为0.0007,波形相似系数为0.9940,重构信噪比为19.2374 dB。此外,为提高超声信号仿真模型和实际测量到的超声信号的匹配度,该文提出一种改进的超声信号模型。实验表明该模型和实测超声信号更接近,其均方误差为0.0083,波形相似度为0.9733。