基于经验模态分解的彩虹法测量技术研究
发布时间：2022-08-01 15:22
经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）方法是继快速傅立叶变换和小波分析之后,与20世纪末提出的一种新的信号处理与分解方法,擅长分析非平稳、非线性信号,该方法的特点是无需了解任何先验知识,如无需预先了解信号的函数表达式、频率范围、幅度范围等。能根据信号本身特征,将复杂的多分量信号分解成若干有限个本征模态函数（Intrinic Mode Function,IMF）,和一个剩余分量的形式。经过20多年的发展,该方法以其完备性、自适应性、可调制性、近似正交性等诸多特性在对非平稳信号的分解领域独处优势。彩虹测粒技术是一种针对微小的透明或半透明粒子的折射率和直径等参数的非接触式光学测量方法,该方法可同时测量微粒直径和折射率。其测量原理基于自然界中的彩虹现象,故称彩虹测粒技术。彩虹的形成源自光线照射在粒子上,一部分光线被粒子外表面直接反射,一部分投射后经内表面反射,这些经历了不同次数粒子内部和外部不同光程的光线的相互叠加和干涉,在几何光学彩虹角附近形成的干涉条纹就是彩虹,因此彩虹分布对粒子的直径和折射率非常敏感。彩虹测粒技术由于其非接触、信息量大、反应速度快...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 EMD在去噪和滤波中的应用
1.3 EMD的研究概况
1.4 本文研究内容与结构安排
2 EMD的基本理论
2.1 基础概念
2.1.1 瞬时频率
2.1.2 本征模态函数
2.2 经典EMD算法的基本原理
2.3 EMD方法的主要性质
2.3.1 完备性
2.3.2 近似正交性
2.3.3 IMF分量的可调制性
2.3.4 自适应性
2.4 EMD方法在处理彩虹信号中的常见问题
2.4.1 筛分准则
2.4.2 停止准则
2.4.3 包络线拟合
2.4.4 端点效应
2.4.5 模态混叠
2.5 本章小结
3 彩虹测粒技术理论及彩虹的EMD方法研究
3.1 彩虹测粒技术研究现状
3.2 彩虹测粒技术基本原理
3.3 彩虹反演技术中常见问题
3.4 对彩虹信号的经验模态方法分解分析
3.5 彩虹-经验模态方法
3.5.1 改进的三次样条插值
3.5.2 端点效应的抑制
3.5.3 彩虹-经验模态法模态混叠研究
3.6 拟合误差计算
3.7 本章小结
4 彩虹-经验模态法对液滴及液柱参数的测量研究
4.1 本章所有测试系统主要部件性能参量
4.1.1 液滴及液柱生成部分
4.1.2 光学调校系统:
4.1.3 CCD探测器和信号处理系统:
4.2 对液体折射率的相对测量
4.2.1 信号采集装置及采集方法
4.2.2 相对折射率模型建立
4.3 液体色散的数学模型建立
4.4 对液体折射率和直径同时反演算法设计
4.5 本章小结
5 彩虹-经验模态测量的软件设计
5.1 信号采集与存储
5.2 信号的处理
5.3 理论模拟
5.4 GUI界面介绍
5.5 典型测量结果
5.6 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于一阶彩虹区域高斯光散射的液滴测量[J]. 孙辉,于海涛,沈建琪. 光子学报. 2018(01)
[2]均匀椭球形液滴三阶和四阶彩虹条纹特征[J]. 管露露,于海涛,沈建琪. 光学学报. 2017(03)
[3]基于优化过程的全场彩虹技术反演算法[J]. 宋飞虎,李臻峰. 激光与光电子学进展. 2016(07)
[4]圆形截面微通道的双一阶彩虹现象研究[J]. 宋飞虎,陈海英. 应用光学. 2016(01)
[5]解相关EMD:消除模态混叠的新方法[J]. 肖瑛,殷福亮. 振动与冲击. 2015(04)
[6]基于经验模态分解的风电功率短期预测方法[J]. 王丽婕,李慧. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2013(06)
[7]基于EMD的拉曼光谱去噪方法研究[J]. 李卿,张国平,刘洋. 光谱学与光谱分析. 2009(01)
[8]瞬时频率估计算法研究进展综述[J]. 陈平,李庆民,赵彤. 电测与仪表. 2006(07)
博士论文
[1]自适应形态滤波与局域波分解理论及滚动轴承故障诊断[D]. 崔宝珍.中北大学 2013
[2]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]POTTS模型的非线性金融系统及统计分析[D]. 洪维嘉.北京交通大学 2016
[2]集合经验模态分解的理论及应用研究[D]. 孟繁林.江苏科技大学 2013
[3]基于小波分析和经验模态分解的探针信号去噪研究[D]. 韩军朝.燕山大学 2012
[4]微粒粒度分布光学测量中微粒运动的动力学特征[D]. 洪云.江苏大学 2008
[5]EMD方法的研究与应用[D]. 刘慧婷.安徽大学 2004
[6]均匀及非均匀粒子彩虹特性研究[D]. 姜会芬.西安电子科技大学 2004
本文编号：3667697
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 EMD在去噪和滤波中的应用
1.3 EMD的研究概况
1.4 本文研究内容与结构安排
2 EMD的基本理论
2.1 基础概念
2.1.1 瞬时频率
2.1.2 本征模态函数
2.2 经典EMD算法的基本原理
2.3 EMD方法的主要性质
2.3.1 完备性
2.3.2 近似正交性
2.3.3 IMF分量的可调制性
2.3.4 自适应性
2.4 EMD方法在处理彩虹信号中的常见问题
2.4.1 筛分准则
2.4.2 停止准则
2.4.3 包络线拟合
2.4.4 端点效应
2.4.5 模态混叠
2.5 本章小结
3 彩虹测粒技术理论及彩虹的EMD方法研究
3.1 彩虹测粒技术研究现状
3.2 彩虹测粒技术基本原理
3.3 彩虹反演技术中常见问题
3.4 对彩虹信号的经验模态方法分解分析
3.5 彩虹-经验模态方法
3.5.1 改进的三次样条插值
3.5.2 端点效应的抑制
3.5.3 彩虹-经验模态法模态混叠研究
3.6 拟合误差计算
3.7 本章小结
4 彩虹-经验模态法对液滴及液柱参数的测量研究
4.1 本章所有测试系统主要部件性能参量
4.1.1 液滴及液柱生成部分
4.1.2 光学调校系统:
4.1.3 CCD探测器和信号处理系统:
4.2 对液体折射率的相对测量
4.2.1 信号采集装置及采集方法
4.2.2 相对折射率模型建立
4.3 液体色散的数学模型建立
4.4 对液体折射率和直径同时反演算法设计
4.5 本章小结
5 彩虹-经验模态测量的软件设计
5.1 信号采集与存储
5.2 信号的处理
5.3 理论模拟
5.4 GUI界面介绍
5.5 典型测量结果
5.6 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于一阶彩虹区域高斯光散射的液滴测量[J]. 孙辉,于海涛,沈建琪. 光子学报. 2018(01)
[2]均匀椭球形液滴三阶和四阶彩虹条纹特征[J]. 管露露,于海涛,沈建琪. 光学学报. 2017(03)
[3]基于优化过程的全场彩虹技术反演算法[J]. 宋飞虎,李臻峰. 激光与光电子学进展. 2016(07)
[4]圆形截面微通道的双一阶彩虹现象研究[J]. 宋飞虎,陈海英. 应用光学. 2016(01)
[5]解相关EMD:消除模态混叠的新方法[J]. 肖瑛,殷福亮. 振动与冲击. 2015(04)
[6]基于经验模态分解的风电功率短期预测方法[J]. 王丽婕,李慧. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2013(06)
[7]基于EMD的拉曼光谱去噪方法研究[J]. 李卿,张国平,刘洋. 光谱学与光谱分析. 2009(01)
[8]瞬时频率估计算法研究进展综述[J]. 陈平,李庆民,赵彤. 电测与仪表. 2006(07)
博士论文
[1]自适应形态滤波与局域波分解理论及滚动轴承故障诊断[D]. 崔宝珍.中北大学 2013
[2]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
硕士论文
[1]POTTS模型的非线性金融系统及统计分析[D]. 洪维嘉.北京交通大学 2016
[2]集合经验模态分解的理论及应用研究[D]. 孟繁林.江苏科技大学 2013
[3]基于小波分析和经验模态分解的探针信号去噪研究[D]. 韩军朝.燕山大学 2012
[4]微粒粒度分布光学测量中微粒运动的动力学特征[D]. 洪云.江苏大学 2008
[5]EMD方法的研究与应用[D]. 刘慧婷.安徽大学 2004
[6]均匀及非均匀粒子彩虹特性研究[D]. 姜会芬.西安电子科技大学 2004
本文编号：3667697
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