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振动噪声

  • 基于自适应时频分析方法的心音信号分析研究.rar

    心音信号是人体最重要的生理信号之一,包含心脏各个部分如心房、心室、大血管、心血管及各个瓣膜功能状态的大量生理病理信息。心音信号分析与识别是了解心脏和血管状态的一种不可缺少的手段。本文针对目前该研究领域中存在的分析方法问题和分类识别技术难点展开了深入的研究,内容涉及心音构成的分析、心音信号特征向量的提取、正常心音信号(NM)和房颤(AF)、主动脉回流(AR)、主动脉狭窄(AS)、二尖瓣回流(MR)4种心脏杂音信号的分类识别。本文的工作内容包括以下5个方面: a)心音信号采集与预处理。本文采用自行研制的带有录音机功能的听诊器实现对心音信号的采集。通过对心音信号噪声分析,选用小波降噪作为心音信号的滤波方法。根据实验分析,选择Donoho阈值函数结合多级阈值的方法作为心音信号预处理方案。 b)心音信号时频分析方法。文中采用5种时频分析方法分别对心音信号进行了时频谱特性分析,结果表明:不同的时频分析方法与待分析心音信号的特性有密切关系,即需要在小的交叉项干扰与高的时频分辨率之间作综合的考虑。鉴于此,本文提出了一种自适应锥形核时频(ATF)分析方法,通过实验验证该分布能较好地反映心音信号的时频结构,其性能优于一般锥形核分布(CKD)以及Choi-Williams分布(CWD)、谱图(SPEC)等固定核时频分析方法,从而选择自应锥形核时频分析方法进行心音信号分析。 c)心音信号特征向量提取。根据对3M Littmann() Stethoscopes[31]数据库中标准心音信号的时频分析结果,提取8组特征数据,通过Fihser降维处理方法提取出了实现分类可视化,且最易于分类的心音信号的2维特征向量,作为心音信号分类的特征向量。 d)心音信号分类方法。根据心音信号特征向量组成的散点图,研究了支持向量机核函数、多分类支持向量机的选取方法,同时,基于分类的目的 性和可信性,本文提出以分类精度最大为判断准则的核函数参数与松弛变量的优化方法,建立了心音信号分类的支持向量机模型,选取标准数据库中NM、AF、AR、AS、MR每类心音信号的80组2维特征向量中每类60组数据作为支持向量机的学习样本,对余下的每类20组数据进行测试,得到每类的分类精度(Ar)均为100%,同时对临床上采集的与上述4种同类心脏杂音信号和正常心音信号中每类24个心动周期进行分类实测,分类精度分别为:NM、AF、MR的分类精度均为100%,而AR、AS均为95.83%,验证了该方法的分类有效性。 e)心音信号分析与识别的软件系统。本文以MATLAB语言的可视化功能实现了心音信号分析与识别的软件运行平台构建,可完成对心音信号的读取、预处理,绘制时-频、能量特性的三维图及两维等高线图;同时,利用MATLAB与EXCEL的动态链接,实现对心音信号分析数据的存储以及统计功能;最后,通过对心音信号2维特征向量的分析,实现心音信号的自动识别功能。 本文的研究特色主要体现在心音信号特征向量提取的方法以及多分类支持向量机模型的建立两方面。 综上所述,本文从理论与实践两方面对心音信号进行了深入的研究,主要是采用自适应锥形核时频分析方法提取心音信号特征向量,根据心音信号特征向量组成的散点图,建立心音信号分类的支持向量机模型,并对正常心音信号和4种心脏杂音信号进行了分类研究,取得了较为满意的分类结果,但由于用于分类的心脏杂音信号种类及数据量尚不足,因此,今后的工作重点是采集更多种类的心脏杂音信号,进一步提高心音信号分类精度,使本文研究成果能最终应用于临床心脏量化听诊。 关键词:心音信号,小波降噪,非平稳信号,心脏杂音,信号处理,时频分析,自适应,支持向量机

    标签: 时频 分析方法

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:weixiao99

  • 基于卡尔曼滤波算法的永磁同步电机无速度传感器控制研究.rar

    永磁同步电机是同步电机的一个重要类型,其转子一般采用稀土永磁材料做激磁磁极,与传统同步电机相比,体积和重量大为减小,而且结构简单,运行可靠,维护更方便。现代电气传动控制的发展趋势之一是开发新的交流调速与伺服系统。无论在矢量控制还是标量控制中,转速与位置的闭环控制都需要在电机轴上安装一个速度传感器,但是由于速度传感器的引进不仅增加了成本,降低了系统可靠性,还存在安装问题,效果并不十分理想。因此高性能无速度传感器控制成为近年来电机研究的热点。 本文在系统介绍卡尔曼滤波器的基础上,将其引入到永磁同步电机无速度传感器状态观测中。由于永磁同步电机是一个强耦合的多阶非线性系统,本文采用了工程实际中普遍采用的泰勒展开式截断的方法,对电机方程线性化处理,将卡尔曼滤波算法推广至非线性系统,并加入了反映电机系统模型误差和环境干扰的系统噪声和测量噪声模型,形成扩展卡尔曼滤波算法。扩展卡尔曼滤波器将电机转子位置与转速作为系统状态变量进行实时估算,并将所得信息反馈到永磁同步电机控制系统中。通过仿真,与电机实际运行状态进行比较,证明了扩展卡尔曼滤波具有良好的动态跟踪能力和抗噪声能力。 针对扩展卡尔曼滤波算法在无速度传感器控制中存在的不足,本文给出了降阶线性卡尔曼滤波算法。降阶线性卡尔曼滤波算法重新选择了系统状态变量,建立新的完全线性化的系统方程,并且卡尔曼滤波算法中的系统协方差矩阵成为时不变序列,因此可以直接应用线性卡尔曼滤波算法。仿真结果证明,与扩展卡尔曼滤波算法相比,新的算法更加简单,减轻了繁重的参数调节任务,易于数字化实现,不仅具备扩展卡尔曼滤波算法的优势,而且在某些性能方面超越了扩展卡尔曼滤波算法。 通过分析得知,由于将系统模型不确定性与测量噪声体现在系统方程中,因此卡尔曼滤波算法在状态估算方面具有良好的性能。本文以降阶线性卡尔曼滤波 算法为理论基础,以永磁同步电机为对象,以数字信号处理器(DSP)为核心,设计了电机状态观测系统的设计方案。整个方案在不增加成本的基础上,充分利用数字信号处理器(DSP)丰富的资源和强大的运算能力,通过检测电机相电流,实时估算出电机转子位置与转速。本系统可以代替传统速度传感器,为电机控制系统提供转子位置和转速反馈信息。本文的下一步主要工作便是将此系统付诸实践,应用于实际工程中,对卡尔曼滤波算法在永磁同步电机无速度传感器控制方面的性能进行进一步研究。关键词:永磁同步电机;无速度传感器;卡尔曼滤波

    标签: 卡尔曼 滤波算法 永磁同步电机

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:lifangyuan12

  • MEMS传感器弱信号检测电路及集成设计.rar

    高精度惯性加速度计能够实现实时位移检测,在当今民用和军用系统如汽车电子、工业控制、消费电子、卫星火箭和导弹等中间具有广泛的需求。在高精度惯性加速度计中,特别需要稳定的低噪声高灵敏度接口电路。事实上,随着传感器性能的不断提高,接口电路将成为限制整个系统的主要因素。 本论文在分析差动电容式传感器工作原理的基础上,设计了针对电容式加速度计的全差分开环低噪声接口电路。前端电路检测传感器电容的变化,通过积分放大,产生正比于电容波动的电压信号。 本论文采用开关电容电路结构,使得对寄生不敏感,信号灵敏度高,容易与传感器单片集成。为了得到微重力加速度性能,设计电容式位移传感接口电路时,重点研究了噪声问题和系统建模问题。仔细分析了开环传感器中的不同噪声源,并对其中的一些进行了仿真验证。建立了接口电路寄生电容和寄生电阻模型。 为了更好的提高分辨率,降低噪声的影响如放大器失调、1/f噪声、电荷注入、时钟馈通和KT/C噪声,本论文采用了相关双采样技术(CDS)。为了限制接口电路噪声特别是热噪声,着重设计考虑了前置低噪声放大器的设计及优化。由于时钟一直导通,特别设计了低功耗弛豫振荡器,振荡频率为1.5M。为了减小传感器充电基准电压噪声,采用两级核心基准结构设计了高精度基准,电源抑制比高达90dB。 TSMC 0.18μm工艺中的3.3V电压和模型,本论文进行了spectre仿真。 关键词:MEMS;电容式加速度计;接口电路;低噪声放大器;开环检测

    标签: MEMS 传感器 弱信号

    上传时间: 2013-05-23

    上传用户:hphh

  • 一种16位音频SigmaDelta模数转换器的研究与设计.rar

    Sigma-Delta A/D转换器利用过采样,噪声整形和数字滤波技术,有效衰减了输出信号带内的量化噪声,提高了信噪比。与传统的Nyquist转换器相比,它降低了对模拟电路性能指标和元件精度的要求,简化了模拟电路的设计,降低了生产成本。 本论文在对Sigma-Delta A/D转换器原理研究的基础上,基于TSMC0.18um工艺,采用1.8V工作电源,128倍的过采样率,6.4MHz的采样频率,设计了一个主要应用于音频信号处理的Sigma-Delta A/D转换器,分辨率达到16位。在调制器的设计中,本文采用了多级噪声整形MASH(2-1)级联调制器结构,同时,考虑了各种非理想因素对系统性能的影响,在SDtoolbox工具的帮助下使用Simulink进行调制器系统设计。并使用Cadence Spectre对模块电路进行设计仿真,包括运放,比较器,带隙基准电压源,CMOS开关,非交叠时钟产生电路等。在数字抽取滤波器的设计中,采用了分级抽取技术,使用MATLAB软件中的SPTool和FDATool工具对各级抽取滤波器进行优化设计。并在原有的滤波器算法的基础上,采用了CIC滤波器和半带滤波器,设计出了运算量和存储量都相对少的三级抽取滤波器系统,大大降低了功耗和面积。 论文的仿真结果表明,所设计的Sigma-Delta A/D转换器信噪比达到102.3dB,满足系统需要的16位精度要求。 关键词:Sigma-Ddta; 信噪比; 多级噪声整形; 数字抽取滤波器

    标签: SigmaDelta 音频 模数转换器

    上传时间: 2013-06-27

    上传用户:songyuncen

  • 基于LabVIEW的优化滤波方法研究.rar

    本文以滤波技术飞速发展,小波滤波优越性的凸现,以及虚拟仪器的易操作等良好特性为背景,以简单易行和滤波效果良好为研究目的,展开本文信号滤波处理的研究工作。 在深入研究三种小波滤波方法原理和优缺点的基础上,本文提出了一种新的优化滤波方法,包括以下三个方面: 首先,将静态小波变换(SWT)应用于滤波处理。利用SWT的平移不变性和冗余性来进行含噪信号的分解,这样不仅弥补了正交小波变换的不足,而且提高了滤波性能。 然后,提出了基于空域相关的优化阈值函数滤波算法。该算法把小波系数间的相关性应用于阈值滤波。它是在构造出基于空域相关的显著性函数和基于显著性函数的阈值滤波过程的基础上,提出了基于空域相关的优化阈值函数,并且把极小化广义交叉验证(GCV)得到均方差(MSE)意义下的最优阈值作用于该优化阈值函数。该滤波算法不仅实现了噪声的有效去除,而且信号的重要特征也保留完好; 最后,引入了新型锁相环--正交锁相环(QPLL)。鉴于QPLL不仅具有锁定范围宽、入锁速度快、锁定后精度高的性能,而且还具有良好的抑制谐波、噪声的能力,以及对波形畸变不敏感等良好特性,所以QPLL的引入达到了信号锁定和优化滤波的目的,使优化滤波方法的设计更具新意,而且取得了更好的滤波效果。 为了验证优化滤波方法,本文搭建了实验平台,它是由FPGA信号采集部分和LabVIEW软件滤波处理两个部分构成。通过传感器采集信号,经过A/D转换后送入FPGA。以FPGA为CPU控制A/D转换,并进行波形数据缓存,在接收到LabVIEW的命令后,将存储的数据送给串口。在LabVIEW中,从串口检测所需的波形数据,然后通过优化滤波方法将数据进行滤波处理,最后在前面板中把实验结果显示出来。 实验结果表明,该优化滤波方法不仅能实现优良的滤波功能,而且简单易行,是一种有效的滤波方法。

    标签: LabVIEW 滤波 方法研究

    上传时间: 2013-07-20

    上传用户:gokk

  • 动态匹配换能器的超声波电源控制策略.rar

    超声波电源广泛应用于超声波加工、诊断、清洗等领域,其负载超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机械振动的器件。由于超声换能器是一种容性负载,因此换能器与发生器之间需要进行阻抗匹配才能工作在最佳状态。串联匹配能够有效滤除开关型电源输出方波存在的高次谐波成分,因此应用较为广泛。但是环境温度或元件老化等原因会导致换能器的谐振频率发生漂移,使谐振系统失谐。传统的解决办法就是频率跟踪,但是频率跟踪只能保证系统整体电压电流同频同相,由于工作频率改变了而匹配电感不变,此时换能器内部动态支路工作在非谐振状态,导致换能器功率损耗和发热,致使输出能量大幅度下降甚至停振,在实际应用中受到限制。所以,在跟踪谐振点调节逆变器开关频率的同时应改变匹配电感才能使谐振系统工作在最高效能状态。针对按固定谐振点匹配超声波换能器电感参数存在的缺点,本文应用耦合振荡法对换能器的匹配电感和耦合频率之间的关系建立数学模型,证实了匹配电感随谐振频率变化的规律。给出利用这一模型与耦合工作频率之间的关系动态选择换能器匹配电感的方法。经过分析比较,选择了基于磁通控制原理的可控电抗器作为匹配电感,通过改变电抗控制度调节电抗值。并给出了实现这一方案的电路原理和控制方法。最后本文以DSP TMS320F2812为核心设计出实现这一原理的超声波逆变电源。实验结果表明基于磁通控制的可控电抗器可以实现电抗值随电抗控制度线性无级可调,由于该电抗器输出正弦波,理论上没有谐波污染。具体采用复合控制策略,稳态时,换能器工作在DPLL锁定频率上;动态时,逐步修改匹配电抗大小,搜索输出电流的最大值,再结合DPLL锁定该频率。配合PS-PWM可实现功率连续可调。该超声波换能系统能够有效的跟随最大电流输出频率,即使频率发生漂移系统仍能保持工作在最佳状态,具有实际应用价值。

    标签: 动态 换能器 超声波电源

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:lacsx

  • LLC谐振变换器的研究.rar

    谐振变换器相对硬开关PWM变换器,具有开关频率高、关断损耗小、效率高、重量轻、体积小、EMI噪声小、开关应力小等优点。而LLC谐振变换器具有原边开关管易实现全负载范围内的ZVS,次级二极管易实现ZCS谐振电感和变压器易实现磁性元件的集成,以及输入电压范围宽等优点,因而得到了广泛的关注。 本文对谐振变换器的基本分类和各种谐振变换器的优缺点进行了比较和总结,并与传统PWM变换器进行了对比,总结出LLC谐振变换器的主要优点。并以400W LLC谐振变换器为目标设计,LLC前级使用APFC电路,后一级是LLC谐振变换器。 首先,基于FHA(基波分析法)的方法对LLC谐振变换器进了稳态电路的分析,并详细阐述了LLC谐振变换器在各个开关频率范围内的工作原理和工作特性。随后,文章详细比较了LLC谐振变换器与传统的谐振变换器和半桥PWM变换器不同之处。 然后,文章分别采用分段线性法和扩展描述函数法建立了LLC谐振变换器的小信号模型。由于分段线性法建立的小信号模型仅考虑了LLC谐振变换器工作在满负载的情况下,为了建立更具一般性的模型,论文又采用了扩展描述函数法建模,用以指导控制环路的设计。 接着,论文对整个系统进行了综合设计。文章给出了APFC部分的主电路和控制补偿回路的具体设计;同时,也做出了LLC谐振变换器主电路的具体设计,而LLC谐振变换器控制回路的设计,仍需要更深一步的研究,并需提出一种切实可行的设计方法。 最后,采用Pspiee软件建立了仿真模型。仿真结果得出LLC谐振变换器能在负载和输入电压变化范围都很大的情况下实现输出电压的稳定调节,并能实现场效应管和二极管的软开关,验证了理论分析的正确性;由于实验条件的限制,制作的实验电路板处于调试之中,希望进一步验证理论设计的正确性。

    标签: LLC 谐振变换器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:DanXu

  • 纯电动汽车电池管理系统的研究.rar

    随着社会的发展以及能源、环保等问题的日益突出,纯电动汽车以其零排放,噪声低等优点越来越受到世界各国的重视,被称作绿色环保车。作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统(BMS),是电动车产业化的关键。本课题配合“基于开关磁阻电机的电动汽车的研制”,研制适用于纯电动汽车的电池管理系统。 电池管理系统直接检测及管理电动汽车的储能电池运行的全过程,包括电池基本信息测量、电量估计、单体电池间的均衡、电池故障诊断几个方面。 本论文主要工作是研制适用于纯电动汽车的蓄电池管理系统。研究铅酸蓄电池二阶模型的建立与剩余容量的卡尔曼滤波估算方法。分析铅酸蓄电池的基本工作原理和影响蓄电池组剩余容量SOC(state of charge)的主要因素。 介绍了基于DSP2407的蓄电池组控制器的硬件平台,完成DSP小系统、电池数据采集电路、信号调理电路、CAN总线相关电路等硬件电路设计、调试、完善。独立完成系统所有软件设计,包括:主程序设计,电池基本信息检测子程序设计,电池剩余电量卡尔曼滤波估算程序设计,电池状态检测子程序设计,CAN收发子程序设计,EEPROM读写子程序设计。 最后,在电动汽车上搭建实验平台,将铅酸蓄电池组与设计的软硬件系统联合进行调试、试验。测得了相关数据。试验结果表明,本文介绍的电池管理系统硬件电路可靠、经济、抗干扰能力强。可以实现:电池电压、电流、温度的模拟量采集;剩余电量的计算和电池状态的判断;实时显示,故障时报警等BMS相关功能。

    标签: 纯电动汽车 电池管理系统

    上传时间: 2013-06-11

    上传用户:hustfanenze

  • 电动车电池组的高压控制.rar

    当前社会的发展与能源、环保等问题的日益突出。混合动力电动汽车以其低排放,噪声小,节能等优点越来越受到世界各国的重视。为了改善电动汽车的动力性和能量利用率,动力蓄电池的电压越来越高,需要配备专门的系统来管理高压系统的安全。 根据混合动力结构特点和高压电路特性,在分析及其常用蓄电池工作原理及运行原理使用条件的基础上,本课题以MH-Ni电池作为研究对象,分析了MH-Ni电池的工作原理、电池的电压、电流和温度特性,提出电动车电池组高压控制的方法,能够实现监测电动汽车高压电系统的绝缘状态及检测高压的工作情况。 本课题主要完成以下几点工作内容:对电池进行预充电,检测其外部是否漏电;检测电池内部是否绝缘;对电池进行故障检测。通过对外部负载进行预充电,防止电池外部电路漏电或短路,减少电池箱故障,延长电池模块的使用寿命;通过对电池箱内部绝缘状态检测,防止电池因绝缘电阻低下而影响系统工作,发生不安全事故;通过诊断系统能实现电池故障和隐患的早期预报,从而能有效地增加电动车电池组的续驶里程及无故障工作时间、馒维护工作量降到最低。 基于选定的电动车电池管理系统(BMS),针对外部负载进行预充电和电池箱内部绝缘状态检测,本文研究和提出安全条件的判定规则,实现电动车电池管理系统(BMS)中安全保障功能。仿真实验表明,本文设计的高压电安全测试系统,可以实现对电动汽车电池高压系统的安全实施管理。

    标签: 电动车 压控 电池组

    上传时间: 2013-06-22

    上传用户:talenthn

  • 基于浮点DSP的FFT算法的研究与应用.rar

    快速傅立叶变换(FFT)技术是数字信号处理中的核心技术,它已广泛应用于数字信号处理的各个领域,长期以来一直是一个重要的研究课题。近年来,专用数字信号处理器以其优化的硬件结构和优良的性能价格比为FFT的实现提供了一种有效的途径,其中最具有代表性的是美国TI公司的TMS320系列DSP。 本文首先分析了常用FFT算法原理,并进行了算法的讨论和比较,然后详细论述了以浮点型DSP为核心的实现FFT算法的硬件平台的设计。平台的硬件电路主要包括数据采集部分、数据处理部分、数据存储部分和数据显示部分。其中采集部分采用12位高速的A/D转换芯片MAX197,数据处理部分采用32位浮点型DSP芯片-TMS320VC33,数据存储部分采用了大容量的FLASH芯片——K9F2808UOA,数据显示部分采用PHILIPS公司的高亮度、宽视角的TFT彩色液晶显示屏。 为了扩展系统的通信能力,通信接口我们选择CAN总线。软件部分选用了频率抽取基2FFT、分裂基FFT和实序列FFT算法,用C语言进行编程。最后部分是进行软硬件的联合调试,并在此基础上进行了FFT算法实现。 论文结尾以实际的实验曲线分析验证了算法的正确性,同时针对实验中产生的误差找出了原因,并提出了解决的方法。实验结果表明采用浮点DSP实现FFT算法方便且有较高的实时性,可以应用到电力系统谐波分析、振动测试及铁路检测等各个领域。

    标签: DSP FFT 浮点

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:caixiaoxu26