基于LabVIEW的能谱分析系统设计

能谱分析是一种重要的核技术分析方法,是解决地球科学、环境科学等有关问题的重要手段。本文讨论了基于LabVIEW能谱分析系统的设计方法,借鉴小波分析的思想和高斯拟合,较好地实现了α、γ能谱曲线的平滑与寻峰,及能量刻度、辐射总量与氡气浓度计算,铀、钍、钾含量的计算与分析。采用基于LabVIEW的虚拟仪器技术,结合计算机硬件资源,提高了系统运算处理能力,节约了开发成本,同时具有人机交互界面友好直观,操作方便的特点,可被广泛应用于矿产分析,建材或环境的辐射评价等场合。

基于LabVIEW的机械故障信号小波包分解和重构

给出了一种基于LabVIEW快速实现信号的小波包分解和重构的方法。在LabVIEW的高级信号处理工具箱中包含了小波包信号分解和重构的模块,利用这些模块快速实现了小波包分解和重构,针对现在利用这些模块进行编程的资料有限,编译了相关的小波包分解和重构程序,以便于虚拟仪器的架构和故障的快速诊断。最后用仿真信号进行了小波包的分解和重构,证实了该办法的可行性。

基于LabVIEW的液压系统故障信号处理方法

应用Lab VIEW结合Matlab软件设计了液压系统故障信号分析系统,从数据采集、预处理到分别通过时、频域信号处理方法有时域分析、相关性分析、频谱分析、倒频谱分析等;时频联合信号处理方法有短时傅立叶变换(STFT)、小波变换(WT)、经验模态分解(EMD)、集合经验模态分解(EEMD)等对液压系统正常、冲击、堵塞以及气穴等不同类型信号进行离线研究和分析。运行结果表明:该系统能对信号故障特征进行提取,以便快速准确地查明和判别故障。

Analysis of Turbulence Structure in the Stirred Tank with a Deep Hollow Blade Disc Turbine by Time-resolved PIV

The turbulence structure in the stirred tank with a deep hollow blade(semi-ellispe) disc turbine(HEDT) was investigated by using time-resolved particle image velocimetry(TRPIV) and traditional PIV.In the stirred tank,the turbulence generated by blade passage includes the periodic components and the random turbulent ones.Traditional PIV with angle-resolved measurement and TRPIV with wavelet analysis were both used to obtain the random turbulent kinetic energy as a comparison.The wavelet analysis method was successfully used in this work to separate the random turbulent kinetic energy.The distributions of the periodic kinetic energy and the random turbulent kinetic energy were obtained.In the impeller region,the averaged random turbulent kinetic energy was about 2.6 times of the averaged periodic one.The kinetic energies at different wavelet scales from a6 to d1 were also calculated and compared.TRPIV was used to record the sequence of instantaneous velocity in the impeller stream.The evolution of the impeller stream was observed clearly and the sequence of the vorticity field was also obtained for the identification of vortices.The slope of the energy spectrum was approximately-5/3 in high frequency representing the existence of inertial subrange and some isotropic properties in stirred tank.From the power spectral density(PSD) ,one peak existed evidently,which was located at f0(blade passage frequency) generated by the blade passage.

基于LabVIEW的交流电弧分析系统设计

通过交流电弧的波形数据进行电弧特征的研究,设计了一个交流电弧分析系统。采用高速PCI数据采集卡和运动控制卡,实现了上位机系统对电弧发生装置的运动控制,电弧电压与电流的高精度采集与保存、调用、截取。利用系统嵌入的形态滤波模块和小波能量谱模块对交流电弧电压波形进行了分析,发现其小波能量谱变换结果在电弧重燃与熄灭过程存在明显特征性。这为交流电弧特性的研究提供了一个新的思路。

基于声学检测技术的刀片储能锂电池热失控行为研究

随着电化学储能的规模化应用,开展储能锂电池热失控检测与及时预警研究对于保障储能电站的安全运行具有重要意义。搭建储能锂电池单体热失控性能检测试验平台,对刀片储能锂电池进行热失控条件下的声音信号检测,分析电池鼓包、泄压阀打开、泄气、爆炸起火等热失控不同发展阶段的声音特性与变化规律,表明声音特征对于热失控检测的有效性。针对热失控声音特征易受储能电池舱内通风散热风机、储能变流器等其他设备噪声干扰的问题,提出基于小波包分解与谱减法语音增强的热失控声音信号抗干扰分析方法。分析结果表明,所提出的方法能够有效剔除热失控声音信号中的风噪干扰,可准确还原出电池热失控声音特征,还原声信号与实际声信号相似系数达到0.96,为储能锂电池热失控声音检测与早期预警提供技术参考。

超高速暂态方向继电器的研究

行波方向保护已研究了多年,但其本质上仍要受故障初始角、反射波等因素的影响。该文提出一种新型的方向保护核心元件——暂态方向继电器,它基于故障发生后一段时间内正向行波分量与反向行波分量间的能量大小关系来识别故障方向。该继电器的实用算法采用了适合暂态信号处理的小波技术,由小波多分辨分析来提取行波分量,并将行波分量的能量表征成小波变换谱能量(WTSE)。大量EMTP仿真试验表明:该继电器能可靠、灵敏、超高速地动作,其性能不受故障初始角、故障类型、故障距离、过渡电阻与电弧、母线接线方式的影响。以该继电器构成的超高速方向保护将具有很强的实用价值。

基于小波包能量与峭度谱的滚动轴承故障诊断

针对故障轴承的振动信号中包含冲击成分,导致信号的能量集中的问题,提出了一种基于小波包能量与峭度谱相结合的方法用以提取轴承故障信号特征。首先应用小波包对测量信号进行分解、能量归一化处理和信号重构,然后将重构信号采用峭度谱确定带通滤波器的最佳中心频率和带宽,最后将滤波信号进行包络解调并提取故障特征频率。分别对仿真信号和试验数据进行研究,能够清晰地得到故障特征频率及其高次谐波,从而验证了所提方法在滚动轴承的故障诊断中的有效性和可行性。

水文时间序列周期识别的新思路与两种新方法

针对水文序列周期识别的困难,提出首先对原序列处理,再识别周期的新思路,同时提出两种新方法:一种是模拟延长序列法,即通过建模延长原序列,再应用最大熵谱分析法(MESA)对延长序列识别周期;另一种方法是构建主频序列法,应用小波重构法重构原序列主频部分,然后应用MESA对重构序列进行周期识别。结合实例,运用多种方法对同一序列进行周期识别。分析结果表明:由于受序列长度偏短、偏态性、复杂随机成分等因素的影响,传统单一处理方法(周期图法、FFT、MESA、小波分析)周期识别效果并不理想,而使用两种新方法可以有效地减小或消除上述因素的影响,周期识别效果有明显改善。

基于小波变换的旋转机械振动测试系统

介绍了一种基于小波变换的旋转机械振动测试系统的设计方案,该系统不但可以对振动信号进行快速傅里叶变换实现频谱分析,而且还能够通过Lab VIEW对Matlab Script节点的调用实现小波变换,弥补了频谱分析中缺少时间信息的不足;与传统的机械故障诊断系统相比,该系统的处理分析功能更加强大,而且更容易操作。

电牵引采煤机摇臂故障诊断系统的研制

根据电牵引采煤机摇臂故障诊断系统要求,对电牵引采煤机摇臂故障诊断系统的硬件进行设计。基于Lab VIEW软件平台,开发了采煤机摇臂信号监测分析软件,完成了电牵引采煤机摇臂故障诊断系统的研制。该系统可实现采煤机摇臂各类传感器信号的实时监测、振动分析、诊断分析等功能,可有效评估当前电牵引采煤机的工作状态,提高电牵引采煤机的运行可靠性。

小波包和功率谱密度分析法在混凝土龄期强度监测中的应用

利用压电智能骨料激发的应力波,对混凝土28 d内目标龄期进行信号监测试验研究,并通过功率谱密度和小波包能量分析法对混凝土龄期内监测信号进行分析。试验结果表明:混凝土目标龄期内,随着时间的逐渐增加,混凝土试件中传感器监测信号的小波包能量和功率谱密度的幅值随时间的变化趋势呈现出非线性增长,6 d和12 d是增长变化的分界点,其幅值分别达到了2.345×104V2、3.923×104V2和61.54 pV^2/Hz,98.86 pV^2/Hz。其试验结果与混凝土试件在实际养护过程中试件强度的变化规律具有很好的一致性。

基于Medipix的谱微CT(英文)

自从几十年前豪斯菲尔德因其突破性工作而赢得诺贝尔奖以来,X线CT已经被广泛的应用到了临床前以及临床应用,并产生了海量的灰度断层图像。由于其固有的光子计数问题涉及到较高的辐射剂量,这些灰度断层图像的软组织对比度差,经常难以提供一些关键性的细节而满足诊断的需要。从物理的角度来看,X线的谱是多能的,获得多能CT(亦被称为谱CT,真彩色CT)图像是可行的。这种谱图像提供了强有力的新诊断信息。近年来,新兴的Medipix技术提供了一种准确而快速的高分辨率能量选择的X线检测技术。本文将以我们小组的研究结果为重点来综述基于Medipix的谱微CT的研究进展。主要内容包括:先进的MediPix检测器,商业化MARS谱微CT的系统与方法,以及混合谱微CT的设计以及彩色扩散现象。

基于小波分析的冲击地压微震前兆信号研究

采集某煤矿1300工作面冲击地压发生前后的微震信号,进行时序特征分析,并采用db5作为小波基函数对微震信号进行5层分解,得到各层子频带的频谱特征和能量百分比。分析结果表明:冲击地压发生前,微震次数和能量呈现先增加后减少再增加的趋势;冲击地压发生前1h出现了前兆信号,能量主要分布在62.5~250Hz的中高频段,能量百分比达到55%;冲击地压发生时,波形起伏明显,振幅明显增大,低频信号占主要成分,能量主要集中在0~62.5Hz的低频段,且占总能量的70%左右。得出冲击地压前兆:振幅增加,微震主频明显降低,频带由高频向低频发展,且前震发生的时间越靠近主震,低频信号越多,低频信号所占的能量百分比也越大。因此,可将微震主频急剧降低、振幅明显升高、低频信号能量百分比增加作为冲击地压前兆的主要特征,结合每日微震次数和能量变化趋势进行冲击地压预测。

改进单子带重构算法钢液光谱预处理

在激光诱导击穿技术(LIBS)分析元素含量时,对光谱谱线的预处理要求比较严格。现在等离子体发射光谱作为同时检测多元素分析技术是一个新型的研究方向,存在巨大的在线分析能力。在处理光谱数据的时候,光谱谱线重叠、畸形等问题一直是干扰因素,严重影响定量分析效果。在很多方面当中,小波的时频特性是很突出的特点。基于单子带重构算法的改进,对一组光谱信号进行验证性测试,通过此方法可以改善频率混淆问题。

基于小波包技术的激光致声水下目标识别研究

高能量脉冲激光水下激发声源信号具有脉宽窄、频带宽的特点,激光能量在允许的范围内波动时,激光声信号频域能量分布保持稳定。利用小波包技术对激光声信号在目标物上的回波进行分析,提取声目标特征信息,可以达到目标识别的目的。选用db4小波基,对激光声信号进行4级小波包分解;将分解后的信号进行能量特征提取,分析声信号频域能量分布特征;为了获得激光声信号在目标物上反射前后的时域特征变化情况,对分解后不同节点信号进行重构,进行重构信号与原始信号的相关分析,确定信号的有效滤波频段。数据分析表明,小波包分析方法可有效地对激光声信号的瞬态特性进行分析,根据能量特征值选取信号滤波频段可对信号进行有效滤波,实现了水下不同目标物的分类识别,可为激光致声水下目标探测研究提供参考。