基于DFT和小波变换的数字信号分析的研究及其在现代仪器平台中的应用

基于DFT和小波变换的数字信号分析的研究及其在现代仪器平台中的应用

代俊光[1]2000年在《基于DFT和小波变换的数字信号分析的研究及其在现代仪器平台中的应用》文中研究表明随着计算机技术和数字信号处理技术在测量仪器中的广泛应用,现代测试仪器已逐渐实现了平台化、智能化结构,即微处理器已成为现代仪器的核心。在这一通用仪器硬件平台上,采用不同的数字信号处理算法,不仅可提高测试准确度,而且还可代替某些仪器,完成从信号产生到信号指标解析等多种测试功能。因此研究更快、更有效的数字信号处理算法是现代仪器平台技术中十分重要和关键的问题。本文着重研究了周期信号高精度分析、信号参数快速估计、基于小波分析的信号测量和瞬时信号检测、小波分析在雷达信号处理中的应用等,主要贡献包括: 1.提出一种周期信号高精度分析算法。首先,深入研究了抽样定理对正 弦信号的适用性,提出周期信号截短原则;然后提出了抽样数据实时 补偿算法,而现有的周期信号分析方法大多采用DFT加窗和内插技术, 不仅计算量较大,不适宜实时信号处理,而且其应用范围窄。分析实 验结果表明,补偿算法与未补偿的分析算法相比,频谱泄漏改善50% 以上,并且运算简单 2.研究了噪声环境中周期信号参数估计问题。首先研究相位内插(PIE) 算法,提出了基于DFT内插技术的周期信号频率估计方法,其渐进均 方误差与Cramer-Rao界同阶(N~(-3)),然后给出了信号频率、相位和幅 度的最优估计算法,其最大渐进方差为Cramer-Rao界下限的1.65倍。 而国外同类算法的渐进均方误差为O(N~(-1)),并且运算量较大;虽然近 年来国外提出了运算简单的最小均方估计算法,但其频谱分辨率较低。 3.提出了一种基于小波变换的信号功率测量算法。利用小波时频联合分 析技术,可得到信号在不同频带中的分布。与FFT方法相比,小波分 析方法改善了信号谐波分析性能,而且实现简单。另外,还针对短数 据谱估计问题,提出了小波谱估计方法,其频率分辨率要高于FFT方 法。 4.提出了一种利用小波变换检测瞬时信号的方法,能在较低信噪比下正 确检测到信号和估计出它的到达时间。还推导了相应的检测统计量及 其统计分布特性。理论分析和计算机模拟结果表明,本方法是有效的, 摘要—— 是提高检测性能的一种新途径。 5.将VXI总线雷达测试系统作为仪器平台,在该平台上实现了基于小波 分析的目标检测方法一能量特征矢量法,提高了雷达系统的目标识别 能力;并将小波分析用于测量散射波波达时间及去噪,去除了白噪声 和时间抖动噪声的影响。而传统的雷达一般没有自动测试系统,难以 进行整机指标测试;其信号处理是基于傅氏变换的,它对于雷达瞬态 信号这样的突变和非平稳信号难以获得较理想的结果。 本文所研究的算法都已在计算机上实现,实验结果验证了本文所研究算法的正确性和优越性。

刘涛[2]2007年在《基于虚拟仪器技术的电能质量在线检测技术研究》文中认为近年来,电能质量问题日益引起电力部门和用户的广泛关注。电能质量是电力系统安全、经济、高质量运行的前提。为了采取合理的措施来提高电能质量,必须首先建立电能质量监测分析系统,对电能质量进行正确地检测。传统的电能质量检测系统以硬件为核心,系统体积庞大,功能单一,成本高,调试周期长,运行可靠性受到制约,而且系统的更改、升级都涉及硬件电路和系统结构的改动,不符合现代仪器技术的发展方向。本论文利用LabVIEW平台开发了基于虚拟仪器的电能质量在线检测系统。论文首先系统地介绍了电能质量现象及其理论基础,对各种电能质量扰动的分类、定义、特征及其产生的原因进行了详细的阐述,并简要介绍了我国电能质量标准。对傅立叶变换、短时傅立叶变换和小波变换这三种方法的基本原理及其在电能质量分析领域的应用现状做了探讨和比较,分析了各种方法的特点及其适用条件。其次,论文介绍了虚拟仪器的概念、构成及其分类,叙述了虚拟仪器软件开发平台LabVIEW。再次,对所开发的基于虚拟仪器的电能质量在线检测系统的组成进行了介绍,包括该系统的基本结构、硬件和软件设计;并着重论述系统的虚拟仪器软件设计方法。通过软件实现并优化硬件功能是未来仪器系统的发展方向,这也是该论文研究的侧重点。最后,就该系统在实际运行中存在的不足做出总结,对系统的改进提出建议,指出论文的进一步研究工作展望与设想。

刘峰[3]2003年在《基于虚拟仪器的五七高炮随动系统故障检测技术研究》文中认为本文主要对虚拟仪器技术及其在高炮故障检测中的应用作了较为深入细致的研究探讨,设计开发了虚拟仪器系统的硬件平台和部分系统软件,系统设计的主导思想是以被检测对象的性能特点为依据,充分利用国内外成熟的软、硬件产品,坚持通用化、模块化、标准化的系统设计原则。 主要对虚拟仪器测试技术、57高炮的性能特点以及虚拟仪器技术在故障检测中的应用进行了较为深入的研究,综合起来主要完成了以下几个方面的工作: 1>分析论述了虚拟仪器技术的发展历史、前景展望、性能特点及其在现代测试中的应用。并在此基础上对虚拟仪器系统实现的具体步骤及实现过程中需要解决的问题作了总结概括。 2>根据虚拟仪器技术的特点以及现代测试理论,并在对高炮随动系统的电子设备进行全面分析的基础上,确定了虚拟仪器系统的硬件总体设计方案。 3>根据硬件平台的特点,以LabVIEW为开发环境,设计实现了虚拟仪器的系统软件,并解决了系统软件与硬件平台之间的通信问题。 4>以57高炮放大器部分为主要故障检测对象,分析、研究了其电路性能特点。并运用设计开发的虚拟仪器检测平台,对其故障特点及故障检测方法作了较为深入的研究。

参考文献:

[1]. 基于DFT和小波变换的数字信号分析的研究及其在现代仪器平台中的应用[D]. 代俊光. 电子科技大学. 2000

[2]. 基于虚拟仪器技术的电能质量在线检测技术研究[D]. 刘涛. 南京理工大学. 2007

[3]. 基于虚拟仪器的五七高炮随动系统故障检测技术研究[D]. 刘峰. 国防科学技术大学. 2003

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