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基于短时傅里叶变换的快速贝叶斯模态参数识别方法

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建筑结构学报 2023年第5期44卷 305-314,334页

作者：杜航徐海巍楼文娟浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

为反映结构非平稳响应信号的时频特性,提出基于短时傅里叶变换的快速贝叶斯模态参数识别(FBST)方法。该方法采用短时傅里叶变换代替傅里叶变换进行模态参数识别,使模态参数的识别同时具有时频特性,同时能够给出识别结果的不确定性。利... 详细信息

为反映结构非平稳响应信号的时频特性,提出基于短时傅里叶变换的快速贝叶斯模态参数识别(FBST)方法。该方法采用短时傅里叶变换代替傅里叶变换进行模态参数识别,使模态参数的识别同时具有时频特性,同时能够给出识别结果的不确定性。利用时域分解解耦技术,将多自由度多模态响应信号转变为单自由度单模态响应信号以提升计算效率,推导得到高信噪比下负对数似然函数的表达式。采用数值算例验证了FBST方法在时变频率和阻尼比识别上的有效性。在此基础上,针对某大跨柔性光伏支架结构气弹模型的风洞试验数据和某高层建筑风振实测加速度响应数据,利用FBST方法识别了对应结构的阻尼比、频率,并与连续小波变换和Hilbert-Huang变换等经典方法的识别结果进行对比。数值算例分析结果显示,对于时变、非时变信号,FBST方法均能识别与理论值较为一致的阻尼比和频率结果。对于大跨柔性光伏支架结构的气弹试验数据和高层建筑实测加速度响应,FBST方法识别得到的频率结果与连续小波变换以及Hilbert-Huang的结果较为一致,而识别出的阻尼比存在较大变异系数。

关键词：模态参数识别时域分解短时傅里叶变换快速贝叶斯时频特性非平稳过程

短时傅里叶变换的舰船辐射噪声纵向分布特性分析

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舰船科学技术 2020年第2期 22-24页

作者：王宏艳冯烨苗梦露唐山科技职业技术学院

舰船的辐射噪声主要来源于船舶主机、辅机以及船舶螺旋桨等结构,辐射噪声不仅会对船载设备的精密程度造成影响,还会大大降低船舶的隐蔽性,尤其是执行作战任务时,在声场条件下很容易被敌方侦测到。为了系统的分析船舶辐射噪声的特点,提... 详细信息

舰船的辐射噪声主要来源于船舶主机、辅机以及船舶螺旋桨等结构,辐射噪声不仅会对船载设备的精密程度造成影响,还会大大降低船舶的隐蔽性,尤其是执行作战任务时,在声场条件下很容易被敌方侦测到。为了系统的分析船舶辐射噪声的特点,提高船舶的隐蔽性设计,本文首先对船舶辐射噪声的来源等问题进行了研究,然后基于短时傅里叶变换等噪声信号处理方法,对船舶的辐射噪声的纵向分布特性进行了研究,有利于改善船舶的隐蔽性,降低船舶辐射噪声。

关键词：辐射噪声短时傅里叶变换分布特性隐蔽性

短时傅里叶变换的FPGA实现及其在滚动轴承故障诊断中的应用

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短时傅里叶变换的FPGA实现及其在滚动轴承故障诊断中的应用

作者：郝林宁西安电子科技大学

学位级别：硕士

目前,在设备故障诊断领域有多种监测手段,有振动法、噪声法、温度法、压力法等。通常选择振动法作为设备监测、诊断的主要手段。在众多信号处理的方法中传统基于FFT(快速傅里叶变换)的信号处理方法为故障诊断的发展提供了巨大的帮助。... 详细信息

目前,在设备故障诊断领域有多种监测手段,有振动法、噪声法、温度法、压力法等。通常选择振动法作为设备监测、诊断的主要手段。在众多信号处理的方法中传统基于FFT(快速傅里叶变换)的信号处理方法为故障诊断的发展提供了巨大的帮助。目前对于故障信号常用非平稳信号时频联合分析方法。由于FPGA(现场可编程门阵列)相对于普通CPU在信号处理方面有着巨大优势,并行处理数据速度快,接口设计方便,因此本文主要研究信号时频分析在FPGA平台的实现,主要开展了以下几方面工作。首先,本文阐述了不同时频分析方法的优缺点,并且研究其算法实现原理,为其后基于FPGA平台实现时频域信号处理奠定基础。其次,设计信号分帧加窗的方法。最后根据FPGA设计流程实现了振动信号的FFT变换信号处理的算法,为STFT(短时傅里叶变换)的FPGA实现提供了一种可实现的方法。在本文中选用赛灵思公司的FPGA平台及Vavido开发工具,设计了基于FPGA实现短时傅里叶变换方法的方案。用FPGA实现拥有灵活编程的优势,并且采用硬件对信号进行处理避免了普通CPU在进行大量数学运算缓慢缺点。最终,通过对滚动轴承故障信号的处理,分析验证了STFT在FPGA平台上实现的可行性,验证了该方案的正确性。对构建小型便携式故障诊断仪器的研究具有一定的参考价值。

关键词：非平稳信号故障诊断现场可编程门阵列短时傅里叶变换

短时傅里叶变换和S变换用于检测电压暂降的对比研究

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电力系统保护与控制 2014年第24期42卷 44-48页

作者：徐健张语勍李彦斌樊一西安工程大学电子信息学院陕西西安710048

针对电压暂降的特征值检测问题,介绍了短时傅里叶变换(STFT)和S变换两种时频分析法,并对两种方法进行了对比分析。在STFT变换中选取不同窗宽的窗函数对同一电压暂降信号进行时频分解,分析不同窗宽对检测结果的影响。提出用时频等值曲线... 详细信息

针对电压暂降的特征值检测问题,介绍了短时傅里叶变换(STFT)和S变换两种时频分析法,并对两种方法进行了对比分析。在STFT变换中选取不同窗宽的窗函数对同一电压暂降信号进行时频分解,分析不同窗宽对检测结果的影响。提出用时频等值曲线定位暂降的起、始时刻,用基频幅值曲线检测暂降幅值,用相位跳变曲线判定暂降发生时相位是否跳变。仿真结果表明,在STFT变换中窗口越小,检测结果越准确;与STFT变换相比,S变换的检测结果更准确,并且抗噪声能力强,有助于电能质量的治理。

关键词：短时傅里叶变换 S变换电压暂降仿真特征值

短时傅里叶变换在船舶欠定稀疏源信号盲分离中的应用

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舰船科学技术 2017年第3X期39卷 126-128页

作者：方敏陈传军四川托普信息技术职业学院四川成都610081

信号采集和信号处理对船舶等海上作业平台具有非常重要的意义,在船舶综合导航、通信和货物运输等方面有广泛应用。随着工业技术水平的提高,对于复杂噪声信号和稀疏源信号的处理得到了长足发展。本文基于短时傅里叶变换,系统分析船舶欠... 详细信息

信号采集和信号处理对船舶等海上作业平台具有非常重要的意义,在船舶综合导航、通信和货物运输等方面有广泛应用。随着工业技术水平的提高,对于复杂噪声信号和稀疏源信号的处理得到了长足发展。本文基于短时傅里叶变换,系统分析船舶欠定稀疏源信号的盲分离过程,并对该欠定信号盲分离的优化算法进行研究。

关键词：信号处理短时傅里叶变换欠定信号盲分离

短时傅里叶变换在水声通信自适应OFDM均衡中应用

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舰船科学技术 2016年第3X期38卷 124-126页

作者：李忠武保山学院

具有时变的水声通信环境使得正交频分复用信号在传输过程中受到破坏,提高了系统误码率。为解决这个问题,本文利用短时傅里叶变换得到的二维谱进行自适应均衡,来增强正交频分复用系统的抗干扰能力。最后通过与ZF和RE-ZF均衡算法相比较,... 详细信息

具有时变的水声通信环境使得正交频分复用信号在传输过程中受到破坏,提高了系统误码率。为解决这个问题,本文利用短时傅里叶变换得到的二维谱进行自适应均衡,来增强正交频分复用系统的抗干扰能力。最后通过与ZF和RE-ZF均衡算法相比较,得到本文算法在非线性信道中误码率较高,并且收敛性强的结论。

关键词：短时傅里叶变换水声通信自适应OFNM均衡

基于短时傅里叶变换的跳频信号频谱感知性能分析

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哈尔滨工程大学学报 2021年第6期42卷 902-907页

作者：陈增茂程功孙志国孙溶辰哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001

频谱感知作为认知无线电领域的核心技术,可以有效地识别出频谱空洞,为次级用户动态接入提供先验信息。本文针对跳频信号建立了频谱感知系统数学模型,通过短时傅里叶变换分析,在仅仅已知跳频频率集的情况下便可进行盲感知,不需进行信道... 详细信息

频谱感知作为认知无线电领域的核心技术,可以有效地识别出频谱空洞,为次级用户动态接入提供先验信息。本文针对跳频信号建立了频谱感知系统数学模型,通过短时傅里叶变换分析,在仅仅已知跳频频率集的情况下便可进行盲感知,不需进行信道划分即可对跳点位置和信号存在性同时进行检测。本文在AWGN、Rayleigh和Nakagami-m 3种不同衰落信道下推导了检测概率和虚警概率的理论闭环表达式,避免了传统方法需经过多次蒙特卡洛仿真确定门限带来的复杂性。最终通过最小化误差概率得到最优门限,并通过仿真结果验证了其正确性。

关键词：频谱感知认知无线电跳频信号跳点位置信号存在性短时傅里叶变换衰落信道最优门限

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短时傅里叶变换处理超声信号诊断脂肪肝

短时傅里叶变换处理超声信号诊断脂肪肝

作者：寿超骏浙江工商大学

学位级别：硕士

现今,脂肪肝在普通人群中的发病率已达到15%,然而其在肥胖人群中的发病率已高达75%,超过一半的肥胖人群都患有不同程度的脂肪肝。由于脂肪肝是一种长期慢性疾病,不及时治疗,久而久之会造成肝组织硬化与组织纤维化。随着经济发展,人类饮... 详细信息

现今,脂肪肝在普通人群中的发病率已达到15%,然而其在肥胖人群中的发病率已高达75%,超过一半的肥胖人群都患有不同程度的脂肪肝。由于脂肪肝是一种长期慢性疾病,不及时治疗,久而久之会造成肝组织硬化与组织纤维化。随着经济发展,人类饮食结构开始发生变化,脂肪肝的发病率开始逐年上升,所以尽早诊断检查是否患有脂肪肝就变得十分重要。在临床上诊断并评价脂肪肝的方法是肝组织切片法,然而这种方法存在不少缺陷,由于这是侵入式的方法,会造成肝内出血、样本容量过小无法获得整个肝脏的信息。而且由于脂肪肝是慢性病,在早期病症不明显时,病人很少愿意接受活组织切片诊断法。所以更多时候诊断脂肪肝采用非侵入式的方法,如核磁共振造影,电子计算机断层扫描和超声成像技术。其中,超声技术由于其廉价、无伤害等优点在诊断脂肪肝方面有着重要的应用。医师根据肝脏超声影像,以其医学经验判断脂肪肝严重程度。然而,不是所有医师都有着丰富的临床经验,且经验是一种主观的判断,若是有一些客观数据辅助医师诊断脂肪肝则诊断的准确率就会大大提高。目前有一些技术如纹理分析和超声量化技术,被作为得到客观数据的手段。在超声量化技术中,可计算声速,散射程度和衰减程度。而衰减在评价脂肪肝严重程度中扮演了重要的角色。在我们的研究中,我们运用了短时傅里叶变换作用于肝脏超声信号计算一个量化参数衡量衰减程度(在此之前,没有任何论文研究用短时傅里叶变换诊断脂肪肝),之所以用短时傅里叶变换,是因为它有可处理非平稳信号以及计算量并不大的优点。信号经过短时傅里叶变换后,得到其频谱图并计算出其频带宽度衰减百分比,以此作为诊断脂肪肝的客观量化数据,帮助经验尚浅的临床医师提高脂肪肝诊断的正确率。

关键词：脂肪肝超声波短时傅里叶变换

短时傅里叶变换在火成岩裂缝中的测井评价方法研究

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短时傅里叶变换在火成岩裂缝中的测井评价方法研究

作者：郑武吉林大学

学位级别：硕士

随着全球经济的迅速发展,能源的需求也与日俱增,在这种形式下,对油气的勘探和开发则提出了更高的要求,而火成岩油气藏作为一种特殊的油气藏正引起国内外学者的广泛关注。众所周知,火成岩油气藏向来有“无缝不成藏”的说法,而在火成岩的... 详细信息

随着全球经济的迅速发展,能源的需求也与日俱增,在这种形式下,对油气的勘探和开发则提出了更高的要求,而火成岩油气藏作为一种特殊的油气藏正引起国内外学者的广泛关注。众所周知,火成岩油气藏向来有“无缝不成藏”的说法,而在火成岩的储层中,裂缝主要存在于电导率较低且岩层的硬度非常高的层段中。裂缝不仅可以作为储集层内储集流体的空间,而且是将这些储集空间联系起来的纽带。正是由于裂缝的存在,才让周围的单独的储集空间相互连通,将它们变成有效的储集空间;并且裂缝越发育,对于火成岩油气的运移就越好,也就越容易发展成为有效的油气藏,所以如何正确的评价火成岩裂缝将是研究火成岩储集层的重点和难点。本文根据短时傅里叶变换理论以及常规测井资料和成像测井资料,从三方面对火成岩裂缝进行了研究。(1)本文利用短时傅里叶变换理论,选取对裂缝有测井响应的曲线进行STFT变换,并建立常规测井曲线的STFT的分析方法,进而评价裂缝的发育段。(2)借助于常规的测井资料,定量的评价和计算裂缝参数,如裂缝倾斜度和裂缝孔隙度等参数的计算。(3)从成像测井资料入手,借助于CIFLog软件对成像测井资料的裂缝参数进行提取和计算,并结合STFT的裂缝分析方法来评价所研究层段的裂缝是否发育。本文对辽河油田的实际测井资料进行处理,利用短时傅里叶变换方法对该井的裂缝段进行了预测,并借助于常规的测井资料对裂缝参数进行定量计算,同时结合成像资料,对成像资料的裂缝参数进行了提取,将上述方法的结果进行比对,并对研究区的火成岩裂缝进行综合评价,并且取得了一定的成果。

关键词：火成岩油气藏短时傅里叶变换裂缝识别裂缝参数常规测井成像测井