激光气体分析仪中数字滤波器的设计

由于基于可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术的激光气体分析仪的二次谐波信号中存在较大的系统噪声,本文利用有限长单位冲激响应（FIR）,提出了激光气体分析仪的二次谐波在线滤波方法。在分析FIR数字滤波器原理的基础上,利用MATLAB窗函数设计了适合本激光气体分析仪的数字滤波器。然后,将仿真的FIR数字滤波算法移植到激光气体分析仪嵌入式系统中。最后,比较了滤波前后二次谐波信号波形,说明了在激光气体分析仪嵌入式系统中采用基于FIR数字滤波器滤波算法的可行性。实验结果表明：FIR数字滤波器对一组二次谐波信号进行滤波的运算时间为230ms,滤波后的二次谐波信号波形获得了较好的去噪效果,能够满足激光气体分析仪对含有噪声的二次谐波信号进行平滑去噪的要求,且滤波算法结构简单、运算时间短、可移植性强。     

基于LabVIEW空间瞬态光信号处理技术

分析了待探测的瞬态光信号、背景光信号和高频干扰信号频率的特性,利用LabVIEW软件平台设计虚拟仪器，进行信号处理和分析.设计了数字滤波器，对采集到的信号进行数字滤波，对滤波后的目标信号进行谱估计，得到功率谱密度.试验结果表明，该方法设计简单，运行可靠，滤波效果显著.     

一种新的相位编码幅值调节联合变换相关器

给出了一种对经典联合变换相关器进行相位编码和幅值调节的新方法,使联合变换相关器具有优化的相关输出信号和很强的抗干扰能力.在相位编码幅值调节联合变换相关器中,输入的待识别信号首先通过相位模板进行相位编码,然后对联合功率谱进行幅值调节滤波.在进行幅值调节滤波时采用了增强型幅值调节滤波器,其调节因子可根据输信号的噪音干扰情况进行调节变化.相位编码幅值调节有效地祛除了多目标识别联合变换相关器的冗余信号,可广泛的应用于多目标识别.     

耦合型高频光纤振动传感器实验研究

提出了一种耦合型高频光纤振动传感器,并设计了相应的解调电路和信号处理系统.对高频振动信号的响应波形和频率进行了测量,研究了光纤传感器对不同的振动强度和不同方向的振动信号的响应,分析了不同结构和不同材质的传输介质对光纤传感器测量结果的影响.实验证明所设计的耦合型高频光纤振动传感器截止频率达到8 kHz,振幅测量灵敏度为325 mV/mm,频率和幅值响应误差小于1%.     

一种块处理模式数字滤波器的DSP实现

 对称FIR(有限冲激响应)滤波器的严格的线性相位特性和系统稳定性在数据传输、图像处理等领域得到了广泛的应用。基于单点处理模式的传统数字滤波器能实时处理点信号,但在处理图像、语音等帧信号时,速度较慢,实时性不强。针对这个问题提出了块处理模式的解决方案。通过分析FIR滤波器的原理,设计出基于块处理模式的对称FIR滤波器,并在TMS320C5510芯片中实现。介绍了基于双指针循环寻址的滤波算法,并给出了相应的主要程序。计算机试验仿真表明块处理模式方案提高了帧信号的处理速度,滤波性能良好。     

机械抖动激光陀螺新型信号处理方法的研究

针对高速采样低通滤波的线性脉冲响应(FIR)滤波器在机械抖动激光陀螺(MDRLG)信号处理中存在着较大的时延,限制MDRLG在快速跟踪中的应用,基于相关滤波技术提出了一种新的信号处理方法。对这一方法的基本理论进行了分析,并基于Labview实现了仿真。相关滤波后,激光陀螺输出中的抖动信号衰减了约41dB,还不能达到激光陀螺应用的要求,可以适当加一低阶的FIR低通滤波器去除抖动剥除后剩余的抖动成分和高频噪声。在静态条件下用这三种信号处理方法分别对激光陀螺零偏进行了测试。相关滤波法所测得零偏稳定性(1σ00)比50阶FIR滤波器差了将近三倍,相关滤波后再经过22阶的FIR低通滤波测得的零偏稳定性比50阶FIR低通滤波器的测试结果大了不足0.001°/h,延迟时间却从4.9ms减小至2.1ms。     

闪电瞬态电场信号波形去噪方法

 通过对传统数字滤波和Birge-Massart小波阈值法的比较，对闪电瞬态电场信号进行了去噪研究。构建了双指数衰减脉冲信号并在其上叠加了高斯白噪声信号来仿真闪电瞬态电场实测波形，通过计算去噪前后信号的均方误差和幅值误差，比较了加权平滑滤波、FIR数字低通滤波器和小波阈值法的去噪效果，从处理仿真波形和实测波形结果可以发现，小波阈值去噪方法明显优于另外两种传统滤波方法。通过比较仿真信号由不同小波分解层数去噪结果的均方误差和幅值误差，确定在对闪电电场实测信号的去噪过程中，小波系数分解层数应选5~7。     

自适应滤波器在机载武器测试系统中的应用

针对飞机机载武器设备特点和测试维修要求,在分析了自适应滤波器的结构、最优评估等特性基础上,根据现场可编程门阵列(FPGA)的设计过程,构建了基于最小均方误差(LMS)算法的横向自适应滤波器.仿真结果和使用表明:设计实现的自适应滤波器,在FPGA中开辟512 kB的随机存储器(RAM)存储空间,能够实现权值系数向量的自动调节,且适应信号变化的特性,滤波后的信号测试误差不大于5%,且LMS算法在0.1 ms内可收敛到最优,满足数据处理的实时性和机载武器系统测试的要求.     

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针对HL-2A装置极向场电源晶闸管触发器系统同步信号波形畸变严重、频率不断变化的特点,通过分析和比较各种滤波器的滤波效果,提出了一个多级数字滤波器联合滤波的方案。利用MATLAB软件搭建了该滤波器的仿真模型,并对其进行了仿真分析,理论上证明了该方案的可行性。通过估计算法的延时,证明了该数字滤波器满足实时信号处理的要求。     

基于FPGA与Matlab的数字正交解调器的设计

为有效提取测控系统输入信号的幅度和相位信息,设计了基于FPGA与Matlab的信号数参考文献6文献类型、文献出处、年份字正交解调器。在Matlab/Simulink环境中产生一路调幅信号,并在此环境下利用5个直接I型的4阶FIR滤波器节搭建了20阶FIR滤波器;利用FPGA查表法实现数控振荡器(NCO),并控制1路调幅信号与正交的正、余弦信号分别进行数字混频处理;对经FPGA数字混频处理后的两路倍频分量和基频分量信号进行滤波处理,经处理后的信号在FPGA的控制下进行相加处理。最后在硬件平台上进行了仿真测试实验,验证了该方案的正确性和可行性。     

Scheme for generation of flat top and high signal-to-noise ratio optical frequency comb

We demonstrate a new scheme for generation of optical frequency comb(OFC) based on cascade modulators, 23 comb lines within 0.5 d B spectral power variation are obtained. An optical finite impulse response(FIR) filter is introduced for suppression of amplified spontaneous emission noise. It is shown that carrier-to-noise-ratio of the OFC generated by this scheme can be as high as 38.8 d B with 12 d B improvement by using a 16-tap FIR filter, and the error vector magnitude performances of loaded Nyquist-16 quadrature amplitude modulation signal is improved from 14.20% to 7.44%.     

闭环光纤陀螺滤波算法的分析与改进

为了实现光纤陀螺的工程化,对数字滤波器的结构进行了改进,提出了一种多级抽样率转换器(SRC)与梳状带阻滤波器相结合的滤波算法。把闭环光纤陀螺的信号处理系统分为环内和环外两个部分,环外输出使用了加凯泽-贝塞尔窗的FIR滤波器。介绍了改进算法的优点,给出了新算法的实现方法。使用MATLAB对算法进行了仿真实验。结果表明,改进算法可明显地提高数字信号的处理效率,可保证在采样频率变换的过程中有用信号不会产生混叠,提高了光纤陀螺的精度。     

提高基于机器视觉的心率测量精度的方法

基于摄像头(可见光)的心率测量方法,能够以非接触的方式检测受试者心率,无论在临床应用还是在家庭健康监护中都有着极大的应用前景。但是,CMOS摄像头的行扫描方式采集图像以及计算机系统的图像采集时钟抖动都会影响此类心率测量的精度,从而引入相位误差和系统随机误差。本文针对这两大主要误差进行研究分析,提出了消除相位误差的基于傅里叶变换的幅频叠加算法、消除图像采集系统时钟抖动误差的基于时间标定的三次样条插值重构方法。幅频叠加算法只在幅频域对信号进行处理,能够忽略信号的相位影响,从而消除相位误差。时间标定的三次样条重构算法能够重构图像的均匀采集,从而消除系统时钟抖动引起的随机误差。同时,通过理论推导论证了两种算法的可行性,进而利用LED模拟实验和实际心率测量实验验证该算法在提高信号检测精密度中的特性。在模拟实验中,对每帧图像的200行作幅频叠加运算,能够使信号幅值相对提升4.58%;基于时间标定的三次样条重构算法能使检测的信号频率的均方根误差缩小30%以上;在实际心率检测中,幅频叠加算法可使心率幅值相对提升达33.5%,基于时间标定的三次样条重构算法可使心率准确度提升40%左右。因此,模拟实验和实际心率测量实验均验证了提出的算法在提高系统检测精度上的有效性,提高了基于机器视觉心率测量的抗干扰能力。这两种算法不仅能够提高基于机器视觉的心率检测精度,而且能够适用于基于机器视觉对一定频率信号的检测,在机器视觉检测中具有广泛的意义。     

有限冲击响应滤波器在四频激光陀螺中的应用

针对目前四频差动激光陀螺光学解调方案可靠性和温度特性差的特点,介绍一种基于FPGA的数字拍频解调方案。分析了四频差动激光陀螺数字拍频解调对电路系统的需求,对数字拍频解调的关键部件低通滤波器进行了设计与实现。根据四频差动激光陀螺的特性参数计算滤波器的通带截止频率及阻带截止频率,使用MATLAB的滤波器设计和分析工具FDATool完成了有限冲击响应（FIR）数字滤波器的参数设计,并利用Xilinx公司的FPGA集成开发环境ISE实现FIR数字滤波器的片上系统设计。仿真和实验结果表明,所设计的FIR数字滤波器对四频差动激光陀螺的和频分量衰减达到-66 dB,满足四频差动激光陀螺拍频解调的需求,并有助于实现四频差动激光陀螺的小型化和数字化。     

特定频率响应FIR滤波器的设计及其在水声中的应用

在水声信号处理中，有时普通滤波器不能够满足应用要求，需要利用具有任意的给定频率响应的滤波器，本文利用自适应方法设计具有给定频率响应的FIR滤波器，将将该方法设计的滤波器用于产生宽带信号的精确时延信号和进行时域宽带波速形成，使用效果较好。该类滤波器使用非常有效。而且计算量小，易于工程实现。     

基于DSP的全数字低场MRI信号接收算法研究

针对低场磁共振成像（MRI）系统,提出一种实用的基于通用浮点DSP的全数字高精度、高效率信号接收算法. 对经前端调理的回波信号直接采样数字化,在通用浮点DSP上进行数字正交解调, 采用高效的积分梳状滤波器(CIC)、半带滤波器(HB)、FIR滤波器等进行多级滤波抽取,极大的减少了运算量,提高了运算效率,最后得到用于成像的原始数据. 整个数字信号处理过程全部采用单精度浮点数据格式,用软件实现,提高了运算精度,增加了信号检测系统的灵活性. 最后通过CCS2.2软件仿真,验证了本算法的实时性和实用性.     

数字正交检波中的数据处理方法

详细讨论了数字正交检测中的数字处理方法,通过时域插值和选择适当的数字滤波器,可以降低对A DC采样速率的要求.最后给出NMR实验结果.     

膜厚监控系统的光谱宽度对窄带滤光片性能的影响

讨论了膜厚监控系统的光谱宽度对波分复用窄带滤光片特性的影响,分析了监控过程中所出现的信号异常现象,其主要原因是控制光光谱宽度以及控制波长与滤光片中心波长不一致,所以控制光光谱分辨率必须小于单个法布里-珀罗滤光片最后2层膜折转点波长宽度的一半,即对100GHz的滤光片,监控系统的光谱宽度必须小于0．2nm。一旦产生中心波长偏离,就必定产生厚度控制误差。讨论了高折射率膜和低折射率膜的信号变化规律,发现当中心波长比监控波长长时,虽然信号变化规律正确,但判读到极值时的膜厚变薄。中心波长偏离越长,厚度将越薄。而当中心波长比监控波长短时,信号将出现反转。中心波长越短,反转量越大。最后指出了监控误差对滤光片Tmax和半峰全宽的影响。