脉内跳频信号研究

以频率跳变方式逼近任意的信号频率调制规律是设计复杂信号的有效方法。本文研究了在声信号检测中应用这种“脉内跳频信号”的一些基本问题。 首先,本文对脉内跳频信号的检测模糊度函数作了计算和分析,说明了信号频率量化所引起的检测模糊度函数的量化效应。接着指出,为了消除信号相位起伏对检测性能的影响,脉内跳频信号适宜于用“检波后匹配处理器”实现“最佳”处理。这种信号处理器的检测响应函数已经导出,并通过分析和“全相干检测器”的性能作了对比。最后,本文给出了一个“数控跳频信号源”的原理方案。其中,信号的跳频规律由指令装置按预定的数码控制,并且便于同“检波后匹配处理器”直接配合而组成完整的信号检测系统。     

人耳对信号频率瞬时变化的听觉响应研究

从探讨人耳在噪声背景中听测具有复杂时间-频率结构的主动声呐信号的模型出发,研究了人耳对信号频率发生短时间变化的听觉敏感性.根据在850—1130Hz频段内的测量结果,得出了人耳听觉对频率变化响应的模糊区域由τ△F=1—2决定,这里τ是频率发生变化的时间间隔,△F为频率变化的差值.当τ△F≤1时,人耳感觉不到频率短时间的变化;当τ△F≥2时,人耳不仅能明显分辨频率发生过短时间的变化,而且能对两个频率有不同的音调感觉。     

阵列调制随机共振在微弱信号特征提取方面的应用

论述了阵列调制随机共振方法在强噪声背景下多频微弱信号特征提取中的工作原理和实现步骤;采用预先设定系统参数的多个并联非耦合随机共振单元形成阵列,将被测强噪声背景下的多频微弱信号分别与不同频率的载波进行调制,生成多个差频均为0.01Hz的信号作为各对应随机共振单元的激励信号,采用龙格-库塔算法求取各单元输出并进行频谱分析,根据0.01Hz处的信噪比判断在微弱信号中是否存在载波频率与差频值之和大小的频率分量,最后综合各个随机共振单元的检测结果生成微弱信号的频率特征向量;仿真结果表明,阵列调制随机共振在微弱信号特征提取方面效果明显,具有很好的应用前景。     

基于实时主动声定位的快速测频算法

针对爆炸试验中冲击波超压传感器位置定位的问题,采用陆上实时主动声定位系统对爆炸试验中冲击波超压传感器位置进行定位。系统中对主动发出声信号频率为已知特定几种频率之一的单频信号的快速实时频率检测,提出了一种快速频率检测算法。算法充分利用信号频率为已知特定几种频率之一这一特定条件,并结合离散时间傅里叶变换(DTFT)与离散傅里叶变换(DFT)的关系以及帕塞瓦尔定理,得出快速频率检测的表达式。经实验验证和计算分析,算法检测频率精准可靠,计算量比其他快速测频算法小得多,更适用于军事紧急状态下陆上实时主动声定位中主动发声和实时定位条件下的快速测频。     

基于异步光取样的频率空间压缩法瞬时测频方法

瞬时测频技术是一项重要的电子技术。首次提出了一种基于异步光取样的频率空间压缩法瞬时测频方法。测量带宽可以从直流到40GHz,实验结果表明,响应曲线基本保持平坦响应,测频精度超过0.5MHz,可同时测量多个载波信号频率,在0.2μs或者更短时间内就可以完成一次测频。数值模拟表明,抗噪声性能可达-13dB以上,可以提取掩藏在100倍功率人为干扰中的有用信号频率。     

调制与解调用于随机共振的微弱周期信号检测

提出了调制随机共振方法，实现了在大参数条件下从强噪声中检测微弱周期信号.将混于噪声中的较高频率的弱信号经调制变为一差频的低频信号作用于随机共振体系，该低频信号满足绝热近似理论，因而能产生随机共振；再经解调可获得埋于噪声中的原较高频率的弱信号.对埋于噪声中的未知频率，可采用连续改变调制振荡器的频率，以获得一个适当的差频信号输入到随机共振体系，根据输出信号共振谱峰的变化经解调而得待检弱信号的未知频率.该方法应具有较高的应用前景. 关键词： 调制与解调 非线性双稳系统 随机共振 微弱信号检测     

噪声中纯音听辨能力的训练效应

设计了一组噪声掩蔽下的纯音听辨训练实验,探究听感训练对听音人员在噪声背景下的目标信号辨别能力的影响。实验结果表明,听音训练有助于目标信号辨识能力的提高,并从统计上分析了此组听音人的目标声识别能力随训练时间的变化曲线。探讨了不同信噪比下听音者的听辨学习变化规律,以及不同个体在训练前后的听辨能力差异。     

水中目标窄带噪声识别的听觉外周模型

为解决听觉外周模型特征在具有工程背景的水中目标声信号分类研究中识别率下降问题,提出了一种外周模型Gammatone滤波器组修正方法,获得的窄带噪声特征可明显提高水中目标识别性能。首先,分析了识别率下降原因,发现声学工程应用中多通道数据采集,导致信号频率范围变窄,而引起声信号的时频特征发生变化。其次,根据听觉模型用Gammatone滤波器组模拟人耳基底膜频率分解特性、低频信息包含水中目标噪声信号的重要类别特征,对原有的听觉模型特征进行插值,对滤波器组的通道数与中心频率进行适应性修正,得到目标噪声在较窄频带的27维特征,修正后的模型能够更精细地反映出目标时频特性。最后,采用神经网络分类器进行实验。结果表明,修正后的听觉模型保留了原较宽频带特征的主要信息,而且进一步提高了对实际目标的分类能力,识别率由原来的82.59%提高到88.80%。本文提出根据工程应用平台的有效接收频带优化听觉外周模型Gammatone滤波器组的设计,采用阵元级的多通道数据进行分析,侧重于工程应用,解决了多通道数据采集中,由于频带变窄,导致信号的特征信息量下降,进而引起声特征识别性能下降的问题,修正后的听觉模型特征,有效地提高水中目标辐射噪声的识别效果。本文对从事无源声呐目标识别、有源声呐目标识别、带宽受限的多通道声数据采集的时频特性分析研究人员具有一定的参考价值。      

表面垂直裂痕诱发瑞利波散射的数值分析

激光激发的声表面波为材料表面缺陷的检测提供了有力的工具.针对含缺陷材料在模型边界上的复杂性,建立了基于平面应变的有限元模型并选取了相同厚度但含有不同深度的表面裂痕的单层铝板进行了对比计算,得到了声表面波经过不同深度的表面裂痕时产生的反射及透射信号波形的时域特征.进而引入了基于Wigner-Ville分布理论的时-频分析方法计算裂痕前、后散射的瞬态表面波的能量在时间-频率平面内分布的情形.结果显示：声表面波接近中心频率的某一频率成分在经过深度小于其中心波长的表面缺陷时,随着裂痕深度的增加,对应于该频率的反射系数呈现单调递增的趋势;而透射系数呈现递减的特征,这一结果可以为激光超声检测表面缺陷提供一种定量的表征手段.     

旋转运动声源的频率波动修正波束形成方法

针对前飞状态的旋翼气动噪声信号频率存在周期性波动,且频域波束形成方法只能应用于稳态声源的问题,提出一种频率波动声源的波束形成方法。该方法利用已知的声源频率变化规律进行频率修正,在时域将频率波动信号等效为单频信号,基于该单频信号进行波束形成声源定位,实现了旋转运动的频率波动声源准确定位。数值仿真结果表明,提出的方法能够在频率波动幅值为127 Hz的情况下准确呈现出声源分布情况。在旋翼模型的风洞试验中,利用提出的频域波束形成方法其声成像结果中声源最大能量位置均在旋转轨迹上,而未进行频率修正的波束形成方法结果无法准确呈现出声源的位置。该方法扩展了频域波束形成方法中的单频声源假设,实现了旋转运动声源在频率波动状态下的波束形成,适用于前飞状态下旋翼气动噪声源的声源定位。      

声呐员听音移频操作客观规律研究*

声呐员在听音过程中,可以对收听到的声音进行移频操作,通过这一操作,声呐员可以将信号调制到自己认为合适的频段以便检测识别信号,而移频的具体频段没有定量的参考依据,这使声呐员移频操作较为盲目。本文从心理声学的角度对声呐员的移频操作进行研究,给出了移频前后信号的响度差值的变化规律和信号尖锐度的变化规律。研究结果表明,经过移频操作,响度移频前后在2000-5000 Hz左右存在最大值,而尖锐度随着移频频率和信号的频率的升高而升高,本文所得出的结论可为声呐员对舰船辐射噪声被动听音移频操作提供参考依据。     

弱背景声对声音信号感受的影响

本工作在6名受试者身上比较了在有及无连续背景声作用下声音信号感受阈的变化。当信号及背景声为频率相同的纯音时,弱背景声(强度为阈上0—5分贝)能使信号感受阈降低8分贝左右。在有白噪声干扰的条件下,这一作用仍然存在。信号感受阈的降低是弱背景声提高了听觉系统对信号感受能力的结果。当背景声与信号有较大的频率差时,弱背景声即无降低信号感受阈的作用。     

一个新型的T形耦合谐振光声腔

本文介绍一种工作于耦合谐振频率上的新型谐振式光声腔(T形腔)的设计及其性能.从腔内声压的积分表达式出发,用格林函数对耦合谐振腔的谐振频率作了理论计算,并对实际的T形腔的谐振频率作了数值计算和实验测定,结果表明两者良好吻合.在CO_2激光光声谱仪上,对T形腔性能的测量结果表明,耦合谐振光声腔有高达900左右的Ω值;并在T形腔的小腔的3λ/4开管谐振频率上,背景信号与光声信号是反相的,从而有可能简便而实时地记录下扣除了背景信号的光声谱。对甲醇及苯蒸气的浓度检测灵敏度分别为和     

人耳辨识非语言声目标能力的实验研究

以主观听觉测试实验为手段,研究人耳听觉系统辨识能力与声音特性、评价主体训练程度及噪声干扰的关系.实验结果发现：人耳辨识声音能力主要由声信号的谱时结构决定,人耳对于谐音信号的辨识能力明显强于非谐音,对于稳态信号的辨识能力略强于瞬态信号;评价主体的训练可以提高辨识效果及准确性,但与声音特性密切相关;不同的噪声干扰对人耳目标辨识能力的影响主要取决于声音频谱结构;比对测听方式能提高非受训人员的辨识准确性,但不影响受训人员的辨识效果. 关键词： 听觉系统 主观听觉测试 目标辨识     

渐变折射率传感气室中干涉噪声的数值模拟与分析

在直接红外吸收式光纤气体传感器中，由渐变折射率（Graduated Refractive Index，GRIN）棒透镜构成的微型传感气室有着广泛的应用。分析了GRIN气室中的干涉噪声信号和甲烷信号，并利用MATLAB对干涉噪声信号的幅值与分布反馈式半导体激光器（DFBLD）的频率调制幅度之间的关系以及干涉噪声对气体检测灵敏度的影响进行了数值模拟与分析。当前谐波检测技术是气体检测的一种非常重要的技术，这种技术需要检测气体吸收信号的一次、二次或更高次谐波。而GRIN气室的二次干涉噪声对浓度信号有很大的影响，研究发现当频率调制幅度达到某些特定频率值时，二次干涉噪声信号的幅值变为零，通过调整气室参数和DFBLD的调制频率可以削减干涉噪声的影响从而提高谐波检测技术的检测灵敏度。     

基于随机共振进行弱信号探测的实验研究

非线性随机共振系统可利用噪声增强微弱信号检测的能力,为强噪声背景下微弱信号的检测开创了新方法.基于随机共振的基本原理设计了硬件电路系统,并将其应用于检测单频和多频微弱信号;通过输入模拟工程实际的带噪信号,采样所得的输出信号的频谱分析结果表明,利用随机共振技术可从强噪声背景下有效地提取出单频和多频弱信号.多频弱信号的有效提取拓展了基于随机共振原理的弱信号检测技术的应用领域,结合数字滤波处理技术有效地消除了低频噪声对信号识别的影响.基于随机共振的弱信号检测技术在信息识别与信息处理方面具有巨大的潜在的应用价值.     

时频特征的海豚发声端点检测方法研究*

为在复杂的海洋环境噪声场中检测出目标海豚的某类声信号,设计了一种基于海豚声学特征的端点检测方法。根据海洋环境中噪声能量大且分布频率范围广,而海豚声音的时频特征具有持续时间短,、频率高且集中,、发声行为持续时间长的特点,将采集到的海洋声音进行分帧,计算单帧信号短时能量、谱质心和谱质心二阶偏移率,当海豚发出声信号时,谱质心和能量相应发生突变,截取发生突变的信号实现端点检测。通过与门限法等其他常见端点检测方法进行对比,结果表明,此方法在低信噪比的海洋环境下对单一海豚的某一类声信号检测准确度更高,同时具有较强的抗干扰能力。     

自适应信号增强在瞬态诱发耳声发射信号检测中的应用

耳声发射是近年来耳科学领域的研究热点。它已成为临床听力筛选和诊断耳蜗病变最为有效的手段之一。耳声发射信号的信噪比和相关率是临床诊断的重要依据。文中将自适应信号增强技术引入到对瞬态诱发耳声发射信号的检测中,并提出了一个基于最小均方算法的实用的自适应信号增强器结构。通过对106例受试耳所进行的瞬态诱发耳声发射信号检测,结果表明,自适应信号增强技术与传统的相干平均技术相比有更好的增强信号和抑制噪声的性能。利用自适应信号增强可以提高瞬态诱发耳声发射信号的信噪比增速、减少检测所需叠加次数、检测用时可缩短近一半。     

小型超宽带跳频源

通讯领域的电波斗争使得抗干扰通讯体制——跳频通讯系统应运而生，基于这种技术发展需要，开展了小型宽带频率综合器研究。这种跳频通讯系统的基本原理包括下述方面：首先，总跳频带宽1GHz；局部跳频带宽大于200：MHz；最小频率步进10MHz；相位噪声-90dBc／Hz@10kHz；短期频率稳定度小于10^-7；信号杂散优于-70dB；信号间隔离彼此大于70dB；输出信号形式四路；体积达到小型化要求。频率合成是将—个参考频率经过分频等来产生大量的具有和参考频率同样精度和稳定度的频率源，在环路锁定时，鉴相器两个输入的频率相同。一个是高稳定度的参考频率，另—个是VCO经过N次分频后得到的，所以VCO的输出频率是参考频率的整数倍。     

水下目标辐射噪声中单频信号分量的检测:理论分析

在理想情况下高斯噪声背景下高斯信号的最佳检测问题已受到很多关注,它是被动声呐采用能量检测的理论基础之一.但是理论与实验都已证明,舰船辐射噪声中存在着单频信号分量.在小信噪比下,单频信号的检测必须采用有别于宽带能量检测的方法.本文讨论在小信噪比下检测单频信号分量的几种不同的理论方法,包括自相关检测、FFT分析、自适应线谱增强等,计算了它们的增益.指出分段FFT检测具有明显的优势,对可能出现的单频信号分量的频率漂移具有较好的宽容性.