瞬时频率估计在钢丝绳测距与信号采样中应用的研究
发布时间：2021-05-18 10:46
在基于磁检测法的钢丝绳无损检测方式中,为便于对钢丝绳缺陷的定位,常使用编码轮对钢丝绳的主磁通或漏磁信号进行等间距采样。在检测过程中,与编码轮相连的向导轮常发生打滑与卡死的现象,造成采样信号的缺失。长期的接触采样,也会导致向导轮磨损,降低定位精度。为解决上述问题,本文根据磁检测法中钢丝绳股波波形为似正弦形式,其波形频率与钢丝绳运动速度相关的特点,设计了无编码轮的钢丝绳测距与信号采样系统。该系统包含离线工作与在线工作模式,适用于不同的应用环境。本文使用线性调频（Linear Frequency Modulated,LFM）信号,对维格纳分布（Wigner-Ville Distribution,WVD）、小波频谱分析与相位差分三种常用的瞬时频率估计算法进行了瞬时频率估计效果的对比实验,根据实验结果确定所建立的无编码轮钢丝绳测距系统的核心算法。针对WVD分布易受噪声与畸变波形影响的特点,采用了维特比算法及集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）对其进行优化。针对相位差分法抗噪声能力差的特点,采用了变权最小二乘法进行优化,并修改了变...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 瞬时频率估计算法研究现状
1.2.2 数字倍频器的研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 瞬时频率估计算法与数字倍频的研究
2.1 引言
2.2 线性调频LFM信号与瞬时频率
2.3 瞬时频率估计算法
2.3.1 WVD分布
2.3.2 小波频谱分析
2.3.3 相位差分法
2.4 全数字倍频器
2.5 本章小结
第3章 频率估计算法与数字倍频策略优化设计
3.1 引言
3.2 瞬时频率估计优化方法
3.2.1 Viterbi算法
3.2.2 EEMD集合经验模态分解
3.2.3 变权最小二乘法
3.3 全数字倍频优化
3.4 优化方法仿真及实验证明
3.5 本章小结
第4章 钢丝绳测距系统的结构及硬件设计
4.1 引言
4.2 钢丝绳测距系统结构设计
4.2.1 离线工作系统结构
4.2.2 在线工作系统结构
4.3 外围电路设计
4.3.1 超级伺服电路设计
4.3.2 巴特沃斯滤波器设计
4.4 本章小结
第5章 钢丝绳测距与信号采样系统实现
5.1 引言
5.2 钢丝绳测距与信号采样系统仿真验证
5.2.1 理想正弦信号频率估计实验
5.2.2 理想LFM信号频率估计实验
5.2.3 幅值突变实验
5.3 钢丝绳测距与信号采样系统实物测试
5.3.1 钢丝绳探伤实验系统
5.3.2 离线系统实物测试
5.3.3 在线系统实物测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用混合图像处理方法提取浅层海底沉积层等效分层结构[J]. 王文博,任群言,胡涛,马力. 哈尔滨工程大学学报. 2019(07)
[2]一种长周期和大倍频系数条件下的数字锁相环[J]. 田禹泽,王煜,赵欣,黄书华,常振,邱晓晗. 量子电子学报. 2019(02)
[3]小径钛钢爆炸复合棒材超声检测信号时频分析[J]. 刘云轩,吴伟,段宏健. 无损检测. 2019(02)
[4]梁桥结构损伤识别中的小波基的选择[J]. 刘海兵. 有色金属设计. 2018(04)
[5]变分模态分解和同步挤压小波变换识别时变结构瞬时频率[J]. 刘景良,郑锦仰,林友勤,邱仁辉,骆勇鹏. 振动与冲击. 2018(20)
[6]基于Rife算法的LFM信号性能分析[J]. 王娟娟,王瑞,李珂,宋健强. 舰船电子对抗. 2018(04)
[7]分数傅里叶变换理论及其应用研究进展[J]. 马金铭,苗红霞,苏新华,高畅,康学净,陶然. 光电工程. 2018(06)
[8]HHT分析局部放电信号时模态混叠的抑制[J]. 张安安,徐洋涛,都健刚,李红伟. 电力系统及其自动化学报. 2018(05)
[9]基于最大坡度法提取非平稳信号小波脊线和瞬时频率[J]. 刘景良,任伟新,王超,黄文金. 工程力学. 2018(02)
[10]基于VMD和Wigner-Ville分布的局放信号时频分析[J]. 贾亚飞,朱永利,王刘旺. 系统仿真学报. 2018(02)
硕士论文
[1]基于Radon-WDL变换的LFM信号参数估计与应用[D]. 姬红敏.电子科技大学 2017
[2]数字倍频器的FPGA实现[D]. 宣冠.电子科技大学 2014
[3]基于分数阶小波变换的LFM信号滤波算法研究[D]. 刘启军.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3193657
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 瞬时频率估计算法研究现状
1.2.2 数字倍频器的研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 瞬时频率估计算法与数字倍频的研究
2.1 引言
2.2 线性调频LFM信号与瞬时频率
2.3 瞬时频率估计算法
2.3.1 WVD分布
2.3.2 小波频谱分析
2.3.3 相位差分法
2.4 全数字倍频器
2.5 本章小结
第3章 频率估计算法与数字倍频策略优化设计
3.1 引言
3.2 瞬时频率估计优化方法
3.2.1 Viterbi算法
3.2.2 EEMD集合经验模态分解
3.2.3 变权最小二乘法
3.3 全数字倍频优化
3.4 优化方法仿真及实验证明
3.5 本章小结
第4章 钢丝绳测距系统的结构及硬件设计
4.1 引言
4.2 钢丝绳测距系统结构设计
4.2.1 离线工作系统结构
4.2.2 在线工作系统结构
4.3 外围电路设计
4.3.1 超级伺服电路设计
4.3.2 巴特沃斯滤波器设计
4.4 本章小结
第5章 钢丝绳测距与信号采样系统实现
5.1 引言
5.2 钢丝绳测距与信号采样系统仿真验证
5.2.1 理想正弦信号频率估计实验
5.2.2 理想LFM信号频率估计实验
5.2.3 幅值突变实验
5.3 钢丝绳测距与信号采样系统实物测试
5.3.1 钢丝绳探伤实验系统
5.3.2 离线系统实物测试
5.3.3 在线系统实物测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用混合图像处理方法提取浅层海底沉积层等效分层结构[J]. 王文博,任群言,胡涛,马力. 哈尔滨工程大学学报. 2019(07)
[2]一种长周期和大倍频系数条件下的数字锁相环[J]. 田禹泽,王煜,赵欣,黄书华,常振,邱晓晗. 量子电子学报. 2019(02)
[3]小径钛钢爆炸复合棒材超声检测信号时频分析[J]. 刘云轩,吴伟,段宏健. 无损检测. 2019(02)
[4]梁桥结构损伤识别中的小波基的选择[J]. 刘海兵. 有色金属设计. 2018(04)
[5]变分模态分解和同步挤压小波变换识别时变结构瞬时频率[J]. 刘景良,郑锦仰,林友勤,邱仁辉,骆勇鹏. 振动与冲击. 2018(20)
[6]基于Rife算法的LFM信号性能分析[J]. 王娟娟,王瑞,李珂,宋健强. 舰船电子对抗. 2018(04)
[7]分数傅里叶变换理论及其应用研究进展[J]. 马金铭,苗红霞,苏新华,高畅,康学净,陶然. 光电工程. 2018(06)
[8]HHT分析局部放电信号时模态混叠的抑制[J]. 张安安,徐洋涛,都健刚,李红伟. 电力系统及其自动化学报. 2018(05)
[9]基于最大坡度法提取非平稳信号小波脊线和瞬时频率[J]. 刘景良,任伟新,王超,黄文金. 工程力学. 2018(02)
[10]基于VMD和Wigner-Ville分布的局放信号时频分析[J]. 贾亚飞,朱永利,王刘旺. 系统仿真学报. 2018(02)
硕士论文
[1]基于Radon-WDL变换的LFM信号参数估计与应用[D]. 姬红敏.电子科技大学 2017
[2]数字倍频器的FPGA实现[D]. 宣冠.电子科技大学 2014
[3]基于分数阶小波变换的LFM信号滤波算法研究[D]. 刘启军.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3193657
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