微弱信号检测教程6 (大学课件)

微弱信号检测教程6(大学课件)Chapter6Correlation-BasedMeasurement简介：相关检测技术与LIA对比，应用，相关器分类相关函数实际运算及误差分析相关函数算法及实现相关函数峰点跟踪相关检测应用6．1相关检测简介1.相关检测技术与LIA对比检测同一时刻信号相关情况检测不同时刻信号相关情况2.应用（1）从噪声中提取信号；（2）渡越时间测量：气体或液体检漏(Leakdetection),

雷达，导航，超声测距，流体检测等；（3）速度测量：固体表面速度，困难流体流速；（4）系统动态特性辨识；（5）其他应用：火焰燃烧情况检测，气体色谱，光子相关分析。3.相关器分类（1）直接相关器：两路信号都是模拟量;（2）混合相关器(1961)：一路信号为模拟量，另一路量化。极限情况为继电器相关器（RelayCorrelator）;（3）修正的Stieltjies相关器(1970)：数字通道叠加伪随机信号;（4）数字式相关器(1969)：两路信号都量化；极性相关器（1970）；（5）修正的极性相关器(1983)：极性相关器的两个通道都叠加伪随机信号。6.2相关函数实际运算及误差6.2.1相关函数实际运算6.2.2实际运算误差1.估计值的方差1．模拟积分2．数字累加式中：T―积分时间；B―信号带宽；上式常用于计算积分所需时间。5．数字相关量化噪声导致的SNR退化比D是量化级别数、采样频率的函数。6．3相关函数算法及实现实时计算过程：每个采样周期内须完成M次乘和加，NM次乘和加后才能得到一组。6.3.1递推算法特点：（1）每个采样周期内4次乘1次加，4M次乘和M次加后可得一组

（k=0,1,…,M-1）值；（2）随采样数的增加，计算精度不断提高；（3）N值越大，新数据作用越小，不适于时变情况。指数加权递推算法。特点：（1）跟踪时变的

；（2）一阶低通特性，时常

个采样周期；（3）越小，跟踪能力越强，但

方差越大；（4）指数加权平均。6.3.2Relay算法可用过零检测器得到1.模拟积分算法（1）算法其中：（2）实现方法单路：时延可用ShiftRegisterorCircularRAM多路：3．估计值的偏差实现方法：2．数字累加式6.3.3极性相关算法(PolarityCorrelation)实现电路：1.模拟积分式（1）算法：（2）实现：相乘结果：2．数字累加式（2）实现（1）算法：对时延、速度测量无影响，其它应用须修正。3．估计值的偏差对高斯信号：6.3.4极性相关修正算法6.3.5FFT法对离散量：6.4相关函数峰点跟踪1.用途：跟踪速度、距离的变化2.调整方法：如超声测距、雷达测距、相关测速度等。3.实现方法对极性相关，延时线可用移位寄存器实现。若其级数为K，则所实现的延时为：两点差分式相关函数峰点跟踪系统四、存在问题锁定在局部峰点。解决办法：用整体相关函数确定跟踪范围6.5相关检测应用6.5.1噪声中信号的恢复1.自相关法例：2．互相关法互相关法检测周期信号：3．用相关法恢复谐波分量4.互相关法检测非周期信号例：火焰监视器6.5.2延时测量讨论：频带宽度对测量结果的影响。6.5.3LeakDetection泄漏产生管道振动，频率500—1000Hz，传播距离可达数百米；水对土壤的冲击及漏水在空腔中的回旋产生低频噪声，传播距离较短。两边取傅立叶逆变换：6.5.4速度及流速测量一、运动速度测量(如热轧钢板速度、无打滑车速等)讨论：（1）传感器及放大电路的灵敏度对测量结果有无影响？（2）可否用极性相关？有何利弊？二、流速测量1.原理数字式相关流速仪常用溢出法检测时延D。由

的峰点位置确定流动噪声渡越时间D2.流动噪声获取方式：流体物理特性检测：电容、电导、电荷、温度；光学方法：光的吸收、调制、反射、散射；超声法：连续、脉动；

Gammaray法：吸收、散射；流体辐射检测：热辐射、离子辐射。3.测量结果分析（K的影响因素）（1）流速分布的影响湍流与层流流速分布不同。（2）传感器敏感体积的影响（3）湍流度影响—非凝固流动模型式中：d―归一化扩散系数解决方法：6.5.5系统辨识1．系统的动态描述2．自相关法辨识系统的幅频响应优点：

可在不同地方独立测量；缺点：不能得到系统的相位特性。3．