基于ZoomFFT和多谱线插值算法的谐波分析方法

基于快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)的各种检测算法,因其具备响应速度快以及便于工程实现等特点,现已成为电能质量分析常用方法,但易造成频谱泄漏,难以精确实现多个谐波的分离检测。因此提出一种基于Blackman-Harris窗函数四谱线插值算法和复调制频谱细化算法的复合型谐波检测方法。利用改进的加窗插值算法对谐波进行检测,对于发生主瓣干扰的频谱,采用复调制频谱细化算法,实现对谐波的精确分析。仿真试验结果表明,该方法能够分辨相近谐波分量,实时性较强,能够满足电力系统对电力参数检测的需求。

数字式声呐中的一种简化的ZoomFFT算法

在水声信号处理中，ＤＥＭＯＮ和ＬＯＦＡＲ已被证明为有效的方法，特别是对微弱信号的检测和目标的识别和分类。有的时候，我们还需要知道接收信号频谱的细微结构．一般说来，只有长的时间数据才有可能得到高的频率分辨力，但是由于实际系统软、硬件方面的限制，这样作并不总是可能的．如果我们只是对某些频率附近的谱结构感兴趣，那么ＺｏｏｍＦＦＴ就是一种解决高分辨率谱分析的折中方法．已有的讨论ＺｏｏｍＦＦＴ的文献大体可以分为两大类，即复包络解调ＺｏｏｍＦＦT（Ｃｏｍｐｌｅｘｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）［４］和级连ＦＦＴ（ｃａｓｃａｄｅＦＦＴ）［５，６］．前者需要对输入信号进行复解调、低通滤波、降采样等一系列繁复的操作．而后者通常利用前后两次ＦＦＴ，经过相位和幅度修正得到所需频段的细化谱估计，因而易于实现，可作为一种有效的窄带处理器。本文在给出级连ＦＦＴ法ＺｏｏｍＦＦＴ理论推导的基础上，试图探讨其与复包络解调法之间的内在对应关系，并分析了窗函数、采样率、重叠率等参数的选取对估计结果的影响，最后给出一种简化的ＺｏｏｍＦＦＴ算法，它可以大大缩短实时数据的运算次数．并给出了系统模拟的结果。

PD雷达谱分析中的帧重叠ZoomFFT优化设计

针对脉冲多普勒(PD)雷达回波信号频谱分析问题,提出了帧重叠ZoomFFT方法。该方法既可以获得信号局部频谱的高分辨率,又可以提高FFT相参积累的增益,从而提高了PD雷达微弱信号的检测能力以及参数测量精度。文章在介绍该方法基本原理的基础上,针对高重频(HPRF)PD雷达应用,提出了帧重叠ZoomFFT方法的参数设计准则。同时分析了帧重叠对于非相参积累和目标检测的影响,并且给出了具体应用的参数设计及其性能仿真,最后介绍了采用帧重叠ZoomFFT方法的PD雷达信号实时谱分析系统的实现方案。

基于复解析带通滤波器的ZOOMFFT法应用于齿轮故障诊断

齿轮出现故障时,在振动信号频谱图中出现形式各异的调制边频带,其中包含有丰富的齿轮故障信息,对边频带进行分析,必须有足够高的频率分辨率。搭建齿轮故障诊断试验台,基于LAB-VIEW的虚拟仪器平台建立数据采集系统。将基于复解析带通滤波器的ZOOMFFT法应用到故障齿轮振动信号的边频带分析。实验证明,该法提高了频谱分析的频率分辨率,便于准确提取边频带信息,进行故障诊断。

Zoomfft算法的实现

传统的快速傅里叶(FFT)算法[1]只能比较粗略的计算频谱,分辨率较低,而我们常常对频域信号中某一局部频段感兴趣,从而只对此频段进行频谱分析就能在此区域内得到较高的频率分辨率。基于复调制[2]的ZoomFFT方法是一种有效的方法。此文介绍了复调制ZoomFFT方法基本原理及其应用[3],用C语言编程实现,并通过实验进行验证该算法的可行性。

基于复调制的ZoomFFT算法在局部频谱细化中的研究与实现

一种基于数字信号处理(DSP)技术的频谱分析系统,如果采用传统的快速傅里叶(FFT)算法则只能比较粗略的计算频谱,且分辨率不高;但是采用频谱细化技术就能对频域信号中感兴趣的局部频段进行频谱分析,就能得到很高的分辨率。常见的方法有基于复调制的ZoomFFT法、Chirp-Z变换、Yip-ZOOM变换等,但是从分析精度、计算效率、分辨率、灵活性等方面来看,基于复调制的ZoomFFT方法是一种行之有效的方法,因而也得到了比较广泛的应用。在介绍复调制ZoomFFT方法基本原理的基础上,用Matlab实现该算法,并通过仿真进行验证,表明该算法能有效提高频谱的分辨率且简明、易实现。

基于CZT和ZoomFFT法的频谱细化在电动机故障诊断中的应用

随着工业自动化的发展,笼型异步电动机被广泛采用,转子断条与偏心是常见的故障。传统频谱分析技术已不能满足故障诊断的需求,近年来在传统傅里叶算法基础上发展起来的频谱细化分析技术得到了迅速发展。常用频谱细化方法有FFT-FS法、Yip-Zoom法、CZT变换分段法和基于复调制的ZoomFFT法。后两种方法更优越,使用范围也广。通过Matlab用CZT和ZoomFFT两种方法进行断条故障仿真实验,对比频谱细化图得出ZoomFFT较CZT更具优势的结论。

利用ZoomFFT算法设计琴弦校音仪

本文从弦振动原理出发， 讨论和分析了弦振动所产生的信号组成。采用ZoomFFT算法，设计了一种基音琴弦校正仪方案，为用户提供了一种高精度频率基准去校准弦乐器。

复调制ZOOMFFT在车辆发动机声信号谱估计中的应用

针对传统方法在车辆发动机声信号频谱研究中分辨率低的问题,提出将基于复调制的ZOOMFFT算法应用于车辆发动机声信号频谱研究中,基于复调制的ZOOMFFT算法可以很好地局部放大信号频谱、大大提高细化倍数及运算速度从而提高信号的频谱分辨率,并将ZOOMFFT算法与传统谱估计算法FFT及最大熵算法进行了比较。利用MATLAB软件进行仿真,仿真结果表明:将ZOOMFFT算法应用于车辆发动机声信号频谱研究中,与传统谱估计算法相比可以很好地提高信号的频谱分辨率。

基于ZoomFFT的反多普勒频移算法在水声通信中的应用

提出了一种解决水声通信信号多普勒失配问题的方法——基于ZoomFFT的反多普勒频移算法。利用该方法能修正信号的多普勒失配,降低误码率。数值仿真和海上实验数据处理结果表明,该方法与常规滑动相关方法相比,计算速度快了2个数量级,计算所需的存储量减小了4个数量级,解决了水声信号移动通信过程中多普勒频移补偿问题。研究结果表明该方法可用于实际水下移动通信。

雷达液位测量的精度分析及ZoomFFT算法的实现

文中首先介绍了线性调频连续波雷达(LFMCW)液位测量系统的基本原理,然后阐述了液位测量的精度及影响因素,接着给出了频率估计的方差Cramer-Rao下限。为了提高测量精度及分辨率,需对FFT运算完的频谱进行细化分析。常见的方法有Chirp-z变换、复调制ZoomFFT法等,本文给出了基于复解析带通滤波器的ZoomFFT算法的分析过程,同时通过计算机用matlab仿真该算法,并在数字信号处理芯片上实现其在液位测量实际情况中的应用,本方法计算效率优越、分辨率高。

基于ZoomFFT的水声OFDM信号解调算法

为解决快速傅里叶变换(FFT)栅栏效应对水声正交频分复用(OFDM)通信系统解调性能的限制问题,提出基于选带傅里叶变换(ZoomFFT)的水声OFDM通信解调算法。将接收信号经过移频、降采样等处理得到其细化谱,提高频谱分辨力,削弱栅栏效应;同时对信道响应进行细化处理,基于最小均方误差(MMSE)原理构造信道均衡算法,消除信道影响。仿真结果表明,基于ZoomFFT的水声OFDM解调算法的性能优于传统FFT方法且算法复杂度低,增大降采样系数可以进一步提高算法性能。满足水声通信系统对低复杂度和高性能的要求。

一种面向“双高”电力系统宽频振荡的模态自适应识别方法

针对“双高”电力系统宽频振荡宽频域、强非线性、多模态特征,提出一种基于加窗插值FFT(WIFFT)及复调制细化频谱FFT(ZoomFFT)的宽频振荡模态自适应识别方法。首先对加Blackman-Harris窗信号频谱进行自适应阈值滤波,筛选信号的主导模态,然后基于临近模态主瓣干扰的判定分别利用三谱线插值FFT及ZoomFFT进行自适应分析,最后利用20模态算例信号及仿真系统量测信号对本文方法进行测试。结果表明,本文方法能够精确识别复杂宽频振荡信号各模态参数,能灵活适应多种振荡场景,满足“双高”电力系统中信号特征需要,具备适用性与可行性。

啸叫快速抑制的助听器回声抵消算法

针对助听器回声路径快速变化下易产生啸叫的问题,本文提出一种变步长标准最小均方差-陷波器(Variable Step Normalized least mean square-Notch Filter,VSN-NF)算法。在回声路径相对稳定时,提出一种基于状态分类的变步长标准最小均方差算法来估计回声信号。算法根据滤波器系数能量的长时平均值和短时平均值,将滤波器当前状态分为收敛态、过渡态与稳态,并根据不同状态选择不同的步长。在路径突然变化并产生啸叫时,算法通过关闭变步长NLMS算法来稳定啸叫频点,然后基于ZoomFFT算法动态生成陷波器来进行啸叫抑制;当啸叫抑制后,再开启变步长NLMS进行回声估计。针对易产生多频点啸叫的回声路径,VSN-NF算法还引入不同频带的两个陷波器来进行双频点啸叫抑制。同其它助听器回声抵消算法的对比实验显示,VSN-NF算法的回波抵消性能最好,尤其具有快速啸叫抑制能力。此外,算法生成的语音质量较高,实时性能好,适合于像助听器类的低功耗、小体积产品。

连续位相板磁流变加工中高精度边缘延拓技术

为了提高磁流变加工连续位相板边缘加工质量,实现元件全口径抛光,必须对元件原始误差面形进行边缘延拓,针对现有边缘延拓算法的不足,提出了采用改进的二维Gerchberg带宽受限延拓算法实现连续位相板元件面形频域匹配的边缘延拓。该方法首先采用复调制频谱放大技术Zoom FFT对元件原始误差面形进行频谱分析,计算其高低截止频率;然后采用改进后的二维Gerchberg带宽受限延拓算法进行迭代计算,在原始面形外围延拓出与原始面形同频的高精度延拓结构面形。采用尺寸为100 mm×100 mm具有复杂频谱结构的连续位相板元件进行边缘延拓和磁流变加工实验,实验结果表明:采用改进的Gerchberg边缘延拓技术延拓的面形边缘更加规整,边缘效应影响半径由5 mm减小到2 mm,面形残余误差RMS从19.3 nm减小到了9.7 nm。这说明该边缘延拓技术可以明显提高连续位相板面形的边缘加工质量和整体收敛精度。

一种基于迭代的多音干扰消除方案

针对正交频分复用技术(OFDM)系统的多音干扰,本文提出先通过增加频域分辨率进行多音干扰识别,再基于迭代运算逐个对多个单音干扰进行参数估计、重构和消除的方案。其中,在多音干扰识别阶段,使用Zoom FFT技术以提高频域分辨率并简化计算复杂度。然而,Zoom FFT后的降采样序列点数不一定满足2的整数次幂,对于单音干扰参数估计,此时可采用经典的基于离散傅里叶变换(DFT)的最大似然参数估计(DFT-MLE),但当采样点数太大时,DFT运算将带来很大的实现复杂度。本文在基于DFT-MLE算法基础上给出一种基于快速傅里叶变换(FFT)的单音参数估计法FFT-MLE,不仅简化了运算复杂度,而且相比DFT-MLE其估计性能有更好的鲁棒性。最后的仿真结果说明了该多音干扰消除方案的有效性。

基于DSP的音频轨道电路接收解调算法的研究

提出了采用基于数字信号处理（ＤＳＰ）中的细化频谱分析（ＺｏｏｍＦＦＴ）技术接收并解调ＡＳＫ信号的方法，详细推导了载频与低频的解调算法。利用该方法解调音频轨道电路中所传输的列车检测信息和速度信息，计算机模拟实验证明满足接收的技术指标。

基于LabVIEW的虚拟精细化频谱分析仪

LabVIEW是虚拟仪器领域中最具代表性的图形化编程开发平台,利用该平台设计了信号产生与分析系统,并从信号发生器、时域及频域测量三方面展开阐述,其中包括波形产生,时域参数测量,频谱分析,信号ZoomFFT分析等。频域分析系统除了基本频谱分析外,具体阐述了细化频谱ZoomFFT算法的原理,使得该频谱系统能够更实时高效的处理分析频谱密集型信号。

利用Chip—Z变换计算细化频谱

在许多实际情况下，FFT算法还不能满足对频率的高分辨率的要求，为此，发展了一系列的频谱细化的FFT算法，本文详细介绍了一种基于Chip-Z变换的细化频谱算法－－CZT算法，并将之与经典的基于复调制的ZFFT细化频谱算法在各方面进行了比较和评价，计算机仿真结果证明，CZT算法具有较高的频率分辨率。

一种精确的水声通信时间同步信号设计

提出了采用HFM(Hyperbolic Frequency Modulation,HFM)和CW(Continuous Wave,CW)构成的组合信号,实现精确的时间同步。根据HFM信号的匹配相关捕获同步信号,由CW信号的ZoomFFT算法估计Doppler扩展,再根据Doppler扩展的估计补偿时间同步误差。