船首双层圆柱壳体机械振动噪声信息特征提取研究

鉴于船首双层圆柱壳体机械振动产生的高维噪声信息结构过于复杂,不适用于直接分析与使用,提出基于盲源信号分离技术与小波分形算法相结合振动噪声信息特征提取方法研究。针对采集到噪声信号源进行混合建模,并构造噪声信息特征分离矩阵;基于噪声信号的奇异值分解理论,去除白化处理后的源信号噪声干扰;对输入的降噪信号进行小波分解,得出机械噪声源信号中的细节特征,最后计算各层信号细节成分的方差和分形维数。以带有大型隔振装置的船舶为研究对象,采集双层圆柱壳体机械振动的噪声信息,分析结果表明文中方法去噪效果良好,在2种不同的工况下均能获得较低的误差水平。     

基于局部均值分解算法的电力系统低频振荡研究

本文针对在研究电力系统低频振荡时易出现负频率和端点效应较严重的问题,结合局部均值分解局部均值分解(LMD),提出了基于LMD的电力系统低频振荡研究新方法。该方法可将复杂的振荡模态分解为若干振荡模态之和,每个振荡模态由幅值函数和调频函数之积组成。LMD采用了滑动平均法拟合幅值函数,避免了过包络、欠包络现象,端点效应较小;通过对调频函数求导获得各个振荡模态的瞬时频率都是正的、具有物理意义的时变频率。幅值函数反映了振荡的阻尼特性,频率函数反映了振荡的时变特性,研究瞬时幅值函数和瞬时频率函数可以有效获取振荡模态的暂态信息和振荡特性。     

水声目标辐射噪声谐波特征提取算法

水下目标辐射噪声中的谐波分量包含了反映目标自身本质特性的信息,能否有效提取目标谐波特征关系到目标识别的效果。论文基于目标辐射噪声的一般数理模型,利用最大似然估计和卡尔曼滤波理论,提出一种水下目标辐射噪声谐波特征的提取与分析算法,估计得到了谐波的瞬时基频;然后利用卡尔曼滤波器跟踪瞬时基频的时变特性,实现对基频的精确跟踪和估计;并提取各阶谐波的振幅,得到目标的谐波特征;最后结合仿真信号与实测数据进行对比,验证了谐波特征提取算法估计基频和提取谐波信息的可行性。     

水声目标辐射噪声谐波特征提取算法

水下目标辐射噪声中的谐波分量包含了反映目标自身本质特性的信息,能否有效提取目标谐波特征关系到目标识别的效果.论文基于目标辐射噪声的一般数理模型,利用最大似然估计和卡尔曼滤波理论,提出一种水下目标辐射噪声谐波特征的提取与分析算法,估计得到了谐波的瞬时基频;然后利用卡尔曼滤波器跟踪瞬时基频的时变特性,实现对基频的精确跟踪和估计;并提取各阶谐波的振幅,得到目标的谐波特征;最后结合仿真信号与实测数据进行对比,验证了谐波特征提取算法估计基频和提取谐波信息的可行性.     

基于复数无迹卡尔曼滤波的电力系统频率和谐波估计

针对噪声干扰条件下传统的扩展卡尔曼滤波方法在电力系统频率和谐波估计精度问题,本文提出了基于复数无迹卡尔曼滤波的频率和谐波估计方法.利用欧拉公式,对电力系统信号进行适当变换,获得电力系统信号复数状态空间模型,实现了系统信号频率和谐波估计.为了验证噪声干扰条件下本文方法参数估计有效性,通过在系统信号中增加不同信噪比噪声干扰,分别利用本文方法和通用扩展卡尔曼滤波方法对参数进行估计.结果表明,在噪声干扰条件下,本文方法的估计精度优于通用扩展卡尔曼滤波方法,这表明本文方法更适于强噪声干扰条件下的系统信号频率和谐波估计.     

基于最小模MUSIC算法的电力谐波/间谐波检测方法

在电力谐波/间谐波检测中,以传统傅里叶变换为基础的分析方法分辨力差、检测精度较低,基于空间谱估计的多重信号分类(MUSIC)方法易受噪声干扰,且对各信号幅值和相位检测的准确性差等问题,文中提出对电力谐波/间谐波参数准确检测的最小模多重信号分类(MNM-MUSIC)算法,它由采样序列得到自相关函数并构造自相关矩阵,由此得到相关阵的特征值,根据最小描述长度(MDL)准则估计信号源数目,进一步用最小模方法对MUSIC算法做出修正,即利用小特征值对应的噪声子空间的线性组合与信号矢量的关系估计出各信号的频率,最后用扩展Prony方法得到各信号幅值和相位信息,由此完成对电力谐波/间谐波参数的准确检测.仿真结果表明:与经典MUSIC算法相比,此方法的优点在频率检测方面精确度更高,抗噪声能力更强,在电力谐波/间谐波分析检测中具有更高的准确性.     

HHT滤波特性在sEMG信号滤波中的应用

在常规HHT滤波方法基础上,考虑sEMG信号频带分布特性,设计了一种新的HHT滤波方法.该方法设计了针对IMF分量的噪声能量抑制函数,用来抑制各分量可能包含的噪声,再将每个修正的IMF分量叠加,得到去噪后的sEMG信号.通过实验比较可以看出,考虑sEMG信号频带分布特性的HHT滤波方法可以一定程度上解决噪声与信号处于同...     

基于EMD-1(1/2)维谱的舰船辐射噪声调制特征提取

舰船辐射噪声的调制信息中包含了大量有关舰船特征的信息,作为被声呐识别和判断的依据,由此判别目标的类型和速度。传统的DEMON(Detection of Envelope Modulation On Noise)谱分析时,大多采用功率谱分析,在提取调制谱时,效果不太理想,存在对噪声抑制能力差、提取后的谐波特征不明显等缺点。论文提出了一种基于EMD分解和1(1/2)维谱分析的提取方法,首先对目标辐射噪声信号进行EMD(Empirical Mode Decomposition)分解得到原始信号的若干个固有模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF),其次对这些IMF分量进行解调,然后对其中某几个分量作1(1/2)谱分析得到舰船轴频的基频及谐波信息。仿真和对实测数据分析的结果表明,该方法可以有效提取噪声的特征信息,具有良好的应用前景。     

基于小波解调-1(1/2)维谱的舰船辐射噪声调制特征提取

舰船辐射噪声的调制谱中含有大量舰船固有特征量,可用于估算舰船的航速以及进行目标分类与识别。本文提出一种基于小波解调与1(1/2)维谱的联合分析方法,利用Morlet小波的带通滤波能力以及其实部与虚部正交特性提供的信号解调功能,得到信号的尺度包络谱图,选取其中含有调制信息的小波分量,通过1(1/2)谱分析可以得到舰船轴频的基频及谐波信息。实验数据结果表明,该联合方法可以有效的提取舰船辐射噪声中的调制特征信息,具有广阔的应用前景。     

低信噪比下非线性调频信号瞬时频率估计

多项式Wigner-Vill分布(PWVD)能很好地对非线性调频信号进行分析.利用PWVD平面七的尖峰值作为非线性调频信号的瞬时频率的估计.在PWVD上,对估计的瞬时频率进行差分,利用信号差分方程的特征,结合直方图统计方法在低信噪比情况中从PWVD平面提取方差很小的瞬时频率点,从而达到精确估计的目的.     

基于11/2谱的水中目标辐射噪声线谱估计方法

研究了一种基于信号1 1/2谱的时频分布图的水中目标辐射噪声的线谱估计方法。分析了11/2谱具有的性质,即抑制高斯噪声和对称分布噪声;加强信号的基频分量以及剔除非耦合相位的谐波分量。介绍了Lofar处理的特点和Lofar谱图的计算步骤。结合Lofar谱图和11/2谱的各自特点,提出了11/2谱图的处理方法。再利用图形学中的Radon变换,将谱图中的直线转换成Radon域中的峰值。得到峰值坐标后,可以计算谱图中的线谱频率等参数。仿真实例表明,该方法效果明显,比Lofar谱图具备更优的白噪声抑制能力。     

一种短波差分跳频信号检测方法

短波差分跳频通信跳速高、信息速率高、抗干扰性能好,具有良好的应用前景。低信噪比下跳频信号的检测是短波差分跳频的关键技术之一,为提高低信噪比下短波差分跳频信号的检测性能,提出了一种基于切片瞬时四阶矩相位信息的跳频信号检测方法。理论分析和仿真结果表明,该方法对噪声具有较好的鲁棒性,在低信噪比情况下,检测性能较传统的基于瞬时相关函数的方法有明显改善,而计算量相当,具有实际应用价值。     

基于改进傅里叶模态分解和频带熵的滚动轴承故障诊断方法

[目的]针对多分量、强背景噪声下滚动轴承故障特征提取困难的问题,提出一种将改进傅里叶模态分解(MFMD)和频带熵(FBE)分析相结合的滚动轴承故障特征提取方法.针对傅里叶分解(FDM)在强背景噪声下边界频率偏移和过分解等问题,提出频带熵和包络谱相结合的敏感频带和敏感模态分量选取方法.[方法]首先,通过FBE分析选取频带...     

基于HHT的船舶综合电力系统故障时间定位新方法

针对强噪声环境下船舶综合电力系统故障时间定位精度不高的问题,提出一种基于Hilbert-Huang变换(HHT)和自适应软阈值法的船舶综合电力系统故障时间定位新方法。首先,电能信号经EMD分解为若干固有模态函数(IMF),对第一个IMF分量进行Hilbert变换得到其瞬时幅值向量。然后,在分析故障波形变化规律的基础上,定义并计算故障信号的瞬时幅值差分向量。最后,设计一种自适应软阈值处理方法,将瞬时幅值差分向量变换为故障时间特征向量,经加权均值后,实现故障时间定位。仿真试验结果表明,该方法能够精确定位不同强度噪声下的故障起止时间,在1 k Hz采样频率下精度为0.88 ms,适用于实际船舶综合电力系统故障的时间定位。     

基于机电一体化的船用供电电路调频故障信号监测系统

传统的供电电路调频故障信号监测系统故障信号的提前检出率低,因此设计一个基于机电一体化的船用供电电路调频故障信号监测系统。硬件设计中,主要对数字信号处理芯片进行设计,添加基本功能引脚使其运算速度更快;在软件设计中,利用故障信号的频谱粗估载波频率,推导出载波频率和特征谱线的关系表实现载频的精准估算,运用双滑动窗法优化故障信号的检测,分别采用2个检测函数完成对起点和终点的检测,至此完成了系统的设计。通过实验结果表明,设计的监测系统检测出故障信号的时间点全部在供电电路发生功能故障之前,检出率比传统系统高出70%,验证了设计的系统的有效性。     

船舶电站自动调频调载系统的设计与实现

船舶电站自动化是未来船舶发展的一个重要方向,自动调频调载功能是船舶电站自动化一个重要的功能。本文对船舶电站的自动调频调系统的设计和实现进行研究,对调频调载的原理、实现方法、硬件电路和软件流程进行了设计。系统采用DSP作为控制器,通过传感器采集船舶电站系统的电压、电流和频率等实时数据,DSP根据功率偏差和频率偏差的综合信号,对调速器发出相应的调节信号,使其进行加速或减速,完成对船舶电站的自动调频和调载功能。     

人工模拟爆破震动信号的合成

对人工模拟爆破震动信号的合成进行了研究.在合成模拟信号时,首先采用某一已知爆破振动加速度信号的反应谱来初步计算出将要模拟的爆破震动信号的功率谱,并将其作为目标谱,然后在所需研究的谱率范围内产生一定数量的均匀分布随机数来作为模拟爆破震动信号的频率。在假设爆破震动信号由不同频率的谐波函数组成的基础上,通过将不同频率的谐波函数叠加来初步合成模拟爆破震动波,同时用振幅窗函数对它进行振幅校正,然后对合成信号与原信号进行功率谱值与反应谱值的相关性检验。     

EMP光纤测量系统的EMD去噪方法研究

为提高电磁脉冲(EMP)光纤测量系统灵敏度、扩大系统动态范围,需要减少光纤传输系统的热噪声。提出一种改进的经验模式分解(EMD)去噪方法,通过最小相关系数选择噪声部分,对噪声部分估计各阶模态分量的噪声功率,采用区间阈值的方法提取高频信号分量和信号特征分量,进一步提高测量系统信噪比(SNR)。仿真实验表明,本文提出的方法与传统EMD方法相比,能更好的保持去噪后原始波形的形状,提高信噪比,尤其是在低信噪比情形下去噪效果明显,信噪比提高约9d B,均方误差约为0.021,在保留信号特征信息方面优于小波去噪。     

基于集合谱峭度法的轴承故障诊断

轴承早期故障引起的微弱振动变化信号往往淹没在机械传动系统的背景振动噪声中,其故障特征提取困难。本文针对滚动轴承故障振动信号的非平稳性及调制特性,提出集合经验模式分解和谱峭度法合的滚动轴承故障特征信号提取及其故障诊断的新方法——集合谱峭度法(Ensembled Kurtogram,EK)。该方法应用集合经验模式分解将振动信号分解为多个固有模式函数,分别计算各个固有模式函数的峭度值及其与故障工况下振动信号、正常工况下振动信号之间的相关性,根据IMFs自动选取规则选取合适的IMFs进行轴承故障信号的重构;然后针对重构后的信号进行谱峭度计算得到对应的峭度图,根据峭度图上最大值原则选取最佳带通滤波器进行滤波;最后运用包络解调后的信号进行故障诊断。本文通过模拟仿真和实验验证,验证了该算法的故障信号提取有效性和故障诊断能力。     

功率谱估计在舰船噪声特征提取中的应用仿真

为更好地实现舰船识别与管理的目的,设计研究功率谱估计在舰船噪声特征提取中的应用方法.依照舰船实际信号与噪声信号的差异性推导滤波器结构,在滤波器内迭加一个白噪声谱改善信号失真问题,利用滤波器对舰船噪声信号进行白化处理.采用Welch功率谱估计法,通过窗函数截断白化处理后的舰船噪声时程离散信号,获取不同段舰船噪声信号的功率...