基于HHT的动态测频仪的研究与实现

发布时间：2017-03-21 15:05

  本文关键词：基于HHT的动态测频仪的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：谐振式传感器作为一种分辨力高、重复性好、稳定性强的新型传感器,已经在航空、航天、石油、化工、冶金、食品、气象、计量等领域发挥了举足轻重的作用。然而,目前谐振式传感器的测频方法和仪器普遍存在无法测量瞬时频率、动态性差、没有考虑实时性等问题。为了解决以上问题,本文研究了一种基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform, HH T)的动态测频方法,并实现了基于该方法的动态测频仪器。在研究方法的过程中,首先,介绍了谐振式传感器的需求和传统HHT的理论。然后,通过MATLAB仿真分析,讨论了作为动态测频方法的传统HHT在不同状态下的优势和不足,并改进了效率、边界处理、停止条件等多个方面。最后,通过对比,验证了改进后的动态测频方法具有更高的精度和执行效率。在实现仪器的过程中,首先,选取了嵌入式Linux实时操作系统、ARM和Qt/E的软硬件环境,并搭建了测频仪的硬件实现平台。然后,经过划分总体、优化算法、详述子部分等步骤,完成了测频仪的软件设计部分。最后,将软硬件结合实现了动态测频仪。最终通过一系列测试,验证了该动态测频仪达到了预期的实现目标,解决了目前适用谐振式传感器的测频设备普遍存在的问题,并且具备可动态测量频率、高精度、实时性、性价比高、可移植性好、界面友好等优点。此外,本文的工作有助于推进谐振式传感器测量方法和测量仪器的进步,促进谐振式传感器在更广阔的领域的进一步发展。
【关键词】：谐振式传感器 希尔伯特-黄变换 实时系统 嵌入式系统 MATLAB ARM
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究和实现现状11-12
• 1.2.1 测频方法的研究现状11-12
• 1.2.2 测频仪器的实现现状12
• 1.3 预期目标和内容安排12-14
• 2 相关理论概述14-28
• 2.1 谐振式传感器14-15
• 2.2 希尔伯特黄变换15-26
• 2.2.1 论提出15-16
• 2.2.2 瞬时频率16-20
• 2.2.3 固有模态函数和经验模态分解20-24
• 2.2.4 希尔伯特变换和边际谱24-26
• 2.3 实时系统26-27
• 2.3.1 实时系统概念26-27
• 2.3.2 实时系统分类27
• 2.3.3 实时操作系统27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 动态测频方法的分析28-38
• 3.1 准备工作28
• 3.2 正常工作状态仿真28-31
• 3.3 异常工作状态仿真31-35
• 3.4 分析和总结35-36
• 3.6 本章小结36-38
• 4 动态测频方法的改进38-62
• 4.1 效率改进38-42
• 4.2 边界处理改进42-51
• 4.2.1 常用边界处理方法42
• 4.2.2 选取边界处理方法42-46
• 4.2.3 改进边界处理方法46-48
• 4.2.4 改进前后的仿真对比48-51
• 4.3 插值方法51
• 4.4 IMF停止条件改进51-52
• 4.5 改进后EMD的流程及流程图52-54
• 4.6 改进后的验证54-60
• 4.6.1 改进前后的精度对比54-58
• 4.6.2 改进前后的效率对比58-60
• 4.7 本章小结60-62
• 5 动态测频仪的实现62-86
• 5.1 硬件实现平台62-68
• 5.1.1 选择实时操作环境62-63
• 5.1.2 选择硬件环境63-67
• 5.1.3 选择软件环境67-68
• 5.1.4 搭建实现平台68
• 5.2 软件实现部分68-79
• 5.2.1 总体设计68-69
• 5.2.2 动态测频方法的优化69-74
• 5.2.3 各子部分详细设计74-79
• 5.3 动态测频仪的测试79-85
• 5.3.1 功能测试79-83
• 5.3.2 实时性测试83-85
• 5.4 本章小结85-86
• 6 结论和展望86-88
• 参考文献88-92
• 学位论文数据集92

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蔡晨光;樊尚春;邢维巍;;一种谐振式传感器频率特性测试平台[J];计测技术;2007年01期

2 白韶红;;谐振式传感器的新进展[J];自动化仪表;1992年02期

3 姚振华,朱长纯,程敏,刘君华;用于谐振式传感器的微型双层薄板热挠曲的研究[J];电子学报;2000年02期

4 韩建强,朱长纯,刘君华;电热激励微谐振器及谐振式传感器[J];微纳电子技术;2002年08期

5 蔡晨光;樊尚春;邢维巍;;谐振式传感器间歇工作方法的仿真研究[J];传感技术学报;2007年08期

6 蔡晨光;樊尚春;;谐振式传感器振动特性测试系统[J];微纳电子技术;2007年Z1期

7 董永贵;张琦;;谐振式传感器的脉冲式双参数检测方法[J];清华大学学报(自然科学版);2009年05期

8 白韶红;;谐振式传感器的发展[J];工业仪表与自动化装置;1988年04期

9 ;硅谐振式传感器及其应用[J];仪表技术与传感器;1993年05期

10 丁天怀，李源，冯冠平;硅谐振式传感器研制中的关键技术[J];仪器仪表学报;1996年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 蔡晨光;樊尚春;;谐振式传感器振动特性测试系统[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年

2 邢维巍;樊尚春;;硅微机械谐振式压力传感器组合敏感原理[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张伟玉;谐振式传感器输出信号的高分辨率测量技术研究[D];天津大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王欣然;基于HHT的动态测频仪的研究与实现[D];北京交通大学;2016年

2 周铭;谐振式传感器的理论与设计[D];华中科技大学;2004年

3 孙慧;石英谐振式传感器测试系统[D];哈尔滨理工大学;2004年

  本文关键词：基于HHT的动态测频仪的研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：259826