数字滤波在心磁噪声抑制中的应用

提出了一种基于数据重置最小均方算法的自适应数字滤波器, 并将其应用于抑制心磁信号的背景噪声. 数值模拟结果表明该滤波器对于相关噪声,尤其是有幅值变化和时间延迟的情况, 有很强的抑制效果. 该滤波器有很宽的带宽.利用它可以使心磁信号的信噪比提高到器件的本征噪声水平. 利用周期平均的方法进一步提高信噪比, 对滤波前后心磁信号的频谱进行了分析.     

射频SQUID心磁图数据自适应滤波研究

研究了滤除50Hz工频干扰的几种自适应算法，并应用于射频超导量子干涉仪（SQUID）心 磁图仪采集的心磁数据50Hz滤波中.对算法的性能进行了计算机仿真比较.结果表明，带50 Hz干扰的SQUID心磁信号通过自适应噪声对消法，干扰得到了很好的抑制. 关键词： SQUID 心磁图 自适应滤波 噪声消除     

互补型自适应滤波器在心磁信号处理中的应用

将心磁信号从干扰噪声中加以提取并有效地消除噪声干扰是心磁信号处理中尤为重要的环节 .从改进算法的角度出发，提出互补型自适应滤波器结构以实现心磁信号的消噪处理.该滤波器针对心磁这类非平稳信号进行设计，有效地解决了常规自适应滤波器应用于心磁信号处理时收敛速度和稳态误差的矛盾.通过仿真实验和心磁实验结果表明，该算法能有效地消除心磁信号的背景噪声和工频干扰噪声.同时该算法也可用于其他非平稳信号的消噪处理. 关键词： 自适应滤波 心磁图 最小均方误差     

小波变换在心磁信号处理中的应用

噪声的消除一直是微弱信号检测和处理中尤为重要的一个环节.从小波变换的角度出发，利用了小波变换在时、频两域都具有表征信号局部特征的能力，对心磁信号这种典型的微弱信号进行了消噪处理.实验中的心磁数据是单通道高温超导量子干涉磁强计测得.理论分析和实验结果表明，这种方法能有效地提高输出信噪比，同时也适合于其他非平稳信号的消噪. 关键词： 小波变换 心磁 消噪     

微弱信号检测讲座第三讲 相关检测及其在锁相放大器中的应用

实际信号的检测,不可避免地要受到各种噪声的干扰.这种噪声干扰限制了测量所能达到的精确性和灵敏度.所以,信号检测的首要问题是抑制噪声提高信噪比.线性滤波是一种常用的抑制噪声方法.但是,当噪声功率超过信号功率很多时,简单的滤波不再有效,需要借助专门的微弱信号检测技术来检测和恢复原始信号.相关检测是其中重要的方法之一.它是人们利用周期信号及噪声自相关函数特性的不同以及信号与噪声不相关等特性,实现在噪声干扰中检测周期信号的方法.锁相放大器就是在此基础上发展起来的一种微弱信号检测仪器. 一、检测噪声中的信号 图1(a)是信号…     

基于线性调频Z变换和短波语音通话的飞机类型识别研究

研究用短波语音通话携带的飞机舱室噪声对飞机类型进行识别的方法。分析了飞机舱室内噪声在短波信道和语音通话干扰下的物理特性,定义了估计语音段的飞机噪声信噪比的公式,提出了自适应的抑制语音增强飞机噪声的模型,通过CZT变换分别提取目标信号不同频段的功率谱密度级特征,并设计了用支持向量机进行分类识别的二叉分类树。对8类现场实测数据进行实验:增强后语音段的平均信噪比提高约22 dB,分类树对语音应答间隔噪声、语音段信号和增强后的信号的平均识别率分别为82.79%,15.25%,50.18%。实验表明:应答间隔噪声可用于飞机类型识别;语音抑制算法带来较大的信噪比和识别率增益,证明语音段蕴含有助于飞机类型识别的重要信息,可为后续的研究奠定基础。      

基于心磁信号的心脏电流偶极子阵列成像及相关性质的研究

超导量子干涉器（SQUID）能探测到微弱的心脏磁场信号. 通过对所得的心磁信号进行分析,可为许多心脏疾病的诊断提供依据. 利用心磁信号,采用极小范数最小二乘法（MNLS）对心脏的电流偶极子阵列进行重建,从而实现了对心脏内部等效电流源的成像. 在使用MNLS进行电流偶极子阵列反演重建的过程中,反演所需的心磁信号,分别由单电流偶极子和电流多极子作为激发源模拟得到,以及由SQUID实际测量得到. 同时,对不同心磁信号反演得到的电流偶极子的分布规律进行了分析. 此外,还给模拟的人体外心磁信号施加了均匀噪声和随机噪声,研究不同信噪比的均匀噪声和随机噪声对电流偶极子阵列重建的影响.     

基于特征分析的自适应干扰抑制

针对水声环境中真实目标常常被强干扰掩盖而无法识别的问题,提出了一种基于特征分析的自适应干扰抑制方法(EAAIS)。根据目标信号可能的方向范围,通过构造合适的判决因子来自适应地估计并抑制互谱密度矩阵特征空间中的非目标信号子空间,得到具有更高信干比和信噪比的目标信号,为更好地实现目标识别与跟踪提供技术基础。数值仿真和海试数据验证结果表明,EAAIS方法能够自适应地抑制目标信号可能方向范围之外的强干扰,显著提高接收目标信号的信噪比和信干比,并获得更可靠的目标方位参数。相对于其它干扰抑制方法,本文提出的方法表现出了更为稳健的干扰抑制能力,具有更宽的适用条件。      

噪声对单耳语言可懂度的影响

单耳通信时,周边噪声对语言可懂度产生影响。针对信号侧语音信号强度70dB时,研究3种不同类型噪声下,干扰侧不同强度噪声和信号侧不同信噪比情况的语言可懂度。实验结果表明:当信号侧信噪比大于某一阈值时,干扰侧噪声对可懂度不产生显著影响,该阈值同噪声类型有关;而在信号侧低信噪比的情形下,干扰侧适当强度噪声可提高信号侧语言可懂度,最佳干扰噪声级为78—82dB,过大的干扰侧噪声级导致可懂度下降。基于心理声学和生理学的初步机理发现:噪声环境下的语音识别中,对侧耳中耳肌肉伸缩对噪声感知的抑制提高了信号侧语言可懂度。      

基于心磁信号的心脏电流偶极子阵列成像及相关性质的研究

超导量子干涉器（SQUID）能探测到微弱的心脏磁场信号. 通过对所得的心磁信号进行分析,可为许多心脏疾病的诊断提供依据. 利用心磁信号,采用极小范数最小二乘法（MNLS）对心脏的电流偶极子阵列进行重建,从而实现了对心脏内部等效电流源的成像. 在使用MNLS进行电流偶极子阵列反演重建的过程中,反演所需的心磁信号,分别由单电流偶极子和电流多极子作为激发源模拟得到,以及由SQUID实际测量得到. 同时,对不同心磁信号反演得到的电流偶极子的分布规律进行了分析. 此外,还给模拟的人体外心磁信号施加了均匀噪声和随机噪声,研究不同信噪比的均匀噪声和随机噪声对电流偶极子阵列重建的影响. 关键词： 心磁信号 超导量子干涉器 电流偶极子阵列重建 极小范数最小二乘法     

Baseline optimization of SQUID gradiometer for magnetocardiography

SQUID gradiometer techniques are widely used in noise cancellation for biomagnetic measurements.An appropriate gradiometer baseline is very important for the biomagnetic detection with high performance.By placing several magnetometers at different heights along the vertical direction,we could simultaneously obtain the synthetic gradiometers with different baselines.By using the traditional signal-to-noise ratio(SNR) as a performance index,we successfully obtain an optimal baseline for the magnetocardiography(MCG) measurement in a magnetically shielded room(MSR).Finally,we obtain an optimal baseline of 7 cm and use it for the practical MCG measurement in our MSR.The SNR about 38 dB is obtained in the recorded MCG signal.     

FTIR被动遥测信噪比优化及在变电站SF6泄漏检测应用

被动FTIR红外遥测技术可应用于气体泄漏检测,气体检测下限与仪器信噪比密切相关。仪器信噪比与测量参数有关,如光谱分辨率、采样频率、积分时间、平均次数等,如何结合实际应用优化参数组合以实现最佳信噪比,目前还缺少系统分析。针对这一问题,从理论上分析了这些参数与信噪比关系,并归类为三个方面：（1）光谱分辨率,引用了Roland Harig给出的结论,当光谱分辨率低于特征峰半高全宽时,信噪比不变,但为了避免背景气体的交叉干扰,分辨率不宜设置过低,需要结合实际应用综合考虑;（2）降低采样频率能够减少计算量,缩小光谱范围,但采样频率和光谱范围与信噪比无关;（3）在积分时间和光谱平均次数方面,同样时间条件下,多次干涉图采集会引入零光程差的采样误差,使得噪声大于理论计算值,因而长积分时间获得信噪比优于多次平均。开展了六氟化硫（SF₆）泄漏检测实验,根据SF₆特征峰宽度选择4 cm-1分辨率,20 kHz采样频率兼顾了信噪比和检测时间,并利用FTIR巡检系统发现变电站泄漏点,证明了方法的有效性。     

A synthetic optically pumped gradiometer for magnetocardiography measurements

Magnetocardiography(MCG)measurement is important for investigating the cardiac biological activities.Traditionally,the extremely weak MCG signal was detected by using superconducting quantum interference devices(SQUIDs).As a room-temperature magnetic-field sensor,optically pumped magnetometer(OPM)has shown to have comparable sensitivity to that of SQUIDs,which is very suitable for biomagnetic measurements.In this paper,a synthetic gradiometer was constructed by using two OPMs under spin-exchange relaxation-free(SERF)conditions within a moderate magnetically shielded room(MSR).The magnetic noise of the OPM was measured to less than 70 fT/Hz1/2.Under a baseline of 100 mm,noise cancellation of about 30 dB was achieved.MCG was successfully measured with a signal to noise ratio(SNR)of about 37 dB.The synthetic gradiometer technique was very effective to suppress the residual environmental fields,demonstrating the OPM gradiometer technique for highly cost-effective biomagnetic measurements.     

基于局部位移校正的磁共振图像相干平均

多次扫描相干平均是提高磁共振图像信噪比的常用方法,但如果在多次扫描过程中病人发生自主或不自主的运动,使得图像中的组织发生位移,简单相干平均图像会导致图像模糊.本文受非局域均值算法的启发,提出了一种基于局部位移校正的相干平均方法.该算法通过比较多次采集的图像中组织结构的局部相似性,找出图像间的局部位移,利用该信息修正位移后进行加权平均,从而达到提高图像信噪比的目的.我们用模型及真实的肝脏弥散数据进行了实验.实验结果表明,对于不同次采样间存在运动的磁共振图像,该算法可有效地提高信噪比并保持结构边缘;其结果优于简单的相干平均,去噪效果也优于经典的非局域均值算法.     

调频信号的单模激光线性模型随机共振

对单模激光增益模型的光强方程加入调频信号,用线性化近似方法计算了以δ函数形式关联的两白噪声驱动下光强的输出功率谱及信噪比. 结果表明,信噪比随抽运噪声和量子噪声强度的变化可出现典型随机共振,受调制信号振幅的影响,信噪比随载波信号频率和调制信号频率的变化出现抑制、单调上升、共振、抑制和共振等几种情况. 关键词： 抽运噪声 单模激光 随机共振 调频信号     

旋转不变的非局域均值算法在磁共振图像去噪中的应用

磁共振成像（MRI）实验时常采用多次扫描累加平均提高图像信噪比（SNR）,但当扫描过程中运动引起图像变形时,简单地累加平均就无法奏效.为此,本研究组曾提出一种匹配加权平均方法（MWA）提高图像的信噪比.在此基础上,该文提出一种旋转不变的非局域均值算法（RINLM）,即选取圆形邻域区域并将其划分为一系列以中心像素为圆心的等面积圆环,再计算模式的相似性.RINLM算法可以更好地利用图像中旋转的冗余信息、找到更多的相似结构,提高算法的去噪性能.我们把该方法应用于低信噪比图像序列的平均和去噪中,可以更好地处理旋转的局部运动.与非局域均值算法（NLM）相比,RINLM算法可以进一步提高图像的信噪比;与MWA方法相比,其与RINLM算法的结合可以进一步提高磁共振图像序列信噪比,更好的保持图像边缘信息.     

噪声交叉关联强度的时间周期调制对线性过阻尼系统的随机共振的影响

针对由加性、乘性噪声和周期信号共同作用的线性过阻尼系统, 在噪声交叉关联强度受到时间周期调制的情况下,利用随机平均法推导了系统响应的信噪比的解析表达式. 研究发现这类系统比噪声间互不相关或噪声交叉关联强度为常数的线性系统具有更丰富的动力学特性, 系统响应的信噪比随交叉关联调制频率的变化出现周期振荡型随机共振, 噪声的交叉关联参数导致随机共振现象的多样化.噪声交叉关联强度的时间周期调制的引入有利于提高对微弱周期信号检测的灵敏度和实现对周期信号的频率估计. 关键词： 随机共振 周期振荡型共振 噪声交叉关联强度 信噪比     

Stochastic resonance in a single-mode laser driven by frequency modulated signal and coloured noises

By adding frequency modulated signals to the intensity equation of gain--noise model of the single-mode laser driven by two coloured noises which are correlated, this paper uses the linear approximation method to calculate the power spectrum and signal-to-noise ratio (SNR) of the laser intensity. The results show that the SNR appears typical stochastic resonance with the variation of intensity of the pump noise and quantum noise. As the amplitude of a modulated signal has effects on the SNR, it shows suppression, monotone increasing, stochastic resonance, and multiple stochastic resonance with the variation of the frequency of a carrier signal and modulated signal.     

Tunable erbium-doped fiber ring laser with signal-averaging function for fiber-optic sensing applications

This work proposes a novel erbium-doped fiber ring laser as a sensing control center (CC) for long-haul fiber Bragg grating (FBG) sensor systems. The tunable erbium-doped fiber laser with signal averaging functionality not only provides intense and stable laser light, but also suppresses the effect of noise on the system performance. A sample 30/60 km FBG sensor array is connected to the fiber ring laser to demonstrate experimentally the feasibility and effectiveness of the laser as a CC. The experimental results indicate that the signal averaging operation inside the proposed setup increases the system signal-to-noise ratio (SNR).