RU2533629C1 - Method of determining valid signal frequency limits and bandwidth of digital frequency filters - Google Patents
Method of determining valid signal frequency limits and bandwidth of digital frequency filters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533629C1 RU2533629C1 RU2013122601/08A RU2013122601A RU2533629C1 RU 2533629 C1 RU2533629 C1 RU 2533629C1 RU 2013122601/08 A RU2013122601/08 A RU 2013122601/08A RU 2013122601 A RU2013122601 A RU 2013122601A RU 2533629 C1 RU2533629 C1 RU 2533629C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fourier transform
- signal
- signals
- frequency
- direct
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и может быть использовано для определения частотных границ полезного сигнала и полос пропускания цифровых частотных фильтров для неразрушающего контроля и диагностики оборудования на основе корреляционного анализа.The invention relates to the field of digital signal processing and can be used to determine the frequency boundaries of the useful signal and the passband of digital frequency filters for non-destructive testing and equipment diagnostics based on correlation analysis.
Известен способ определения частотных границ полезного сигнала и полос пропускания цифровых частотных фильтров, используемый при решении задач обнаружения утечек в трубопроводах, выбранный в качестве прототипа [А.Л. Овчинников, Б.М. Лапшин, А.С. Чекалин, А.С. Евсиков. Опыт применения течеискателя ТАК-2005 в городском трубопроводном хозяйстве //Известия Томского политехнического университета. - 2008. -Т. 312. - №2. - С. 196-202], заключающийся в измерении и дискретизации двух аналоговых сигналов, поступающих с датчиков, и расчете функции когерентности этих сигналов, по которой находят частотные границы полезного сигнала, в которых анализируемые сигналы когерентны, т.е. значения функции когерентности принимают единичные и/или ярко выраженные максимальные значения. По найденным диапазонам задают границы полос пропускания цифровых частотных фильтров.There is a method of determining the frequency boundaries of the useful signal and the passband of digital frequency filters, used in solving problems of leak detection in pipelines, selected as a prototype [A.L. Ovchinnikov, B.M. Lapshin, A.S. Chekalin, A.S. Evsikov. The experience of using the leak detector TAK-2005 in the city pipeline industry // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. - 2008. -T. 312. - No. 2. - S. 196-202], which consists in measuring and sampling two analog signals coming from the sensors, and calculating the coherence function of these signals, which are used to find the frequency boundaries of the useful signal in which the analyzed signals are coherent, i.e. the values of the coherence function take unit and / or pronounced maximum values. Based on the found ranges, the bandwidth limits of the digital frequency filters are set.
Этот способ имеет существенный недостаток. При наличии в анализируемых сигналах широкополосного шума и низкого отношения сигнал/шум исследуемые сигналы могут быть когерентны практически во всем частотном диапазоне.This method has a significant drawback. In the presence of broadband noise and a low signal-to-noise ratio in the analyzed signals, the studied signals can be coherent in almost the entire frequency range.
Задачей изобретения является определение частотных границ полезного сигнала и полос пропускания цифровых частотных фильтров.The objective of the invention is to determine the frequency boundaries of the useful signal and the passband of digital frequency filters.
Это достигается тем, что в способе определения частотных границ полезного сигнала и полос пропускания цифровых частотных фильтров, так же как в прототипе осуществляют измерение и дискретизацию двух аналоговых сигналов.This is achieved by the fact that in the method for determining the frequency boundaries of the useful signal and the passband of the digital frequency filters, as in the prototype, the measurement and sampling of two analog signals are carried out.
Согласно изобретению производят прямое преобразования Фурье в форме быстрого преобразования Фурье входных дискретизированных сигналов размерностью
где
согласно выражениюaccording to the expression
Полученные сигналы
По результатам обратного преобразования Фурье определяют взаимную частотно-временную корреляционную функциюAccording to the results of the inverse Fourier transform, the mutual time-frequency correlation function is determined
где
По полученным результатам строят график взаимной частотно-временной корреляционной функции
Взаимная частотно-временная корреляционная функция в предложенном способе позволяет определять наличие полезного сигнала и его частотные границы для настройки границ полос пропускания цифровых частотных фильтров. При этом использование быстрого преобразования Фурье обеспечивает высокое быстродействие и универсальность способа.The mutual frequency-time correlation function in the proposed method allows to determine the presence of a useful signal and its frequency boundaries for setting the bandwidth limits of digital frequency filters. The use of fast Fourier transform provides high speed and versatility of the method.
На фиг. 1 приведена аппаратная схема устройства, реализующего рассматриваемый способ определения частотных границ полезного сигнала и полос пропускания цифровых частотных фильтров.In FIG. 1 shows a hardware diagram of a device that implements the considered method for determining the frequency boundaries of the useful signal and the passband of digital frequency filters.
В таблице 1 приведены исходные данные и результаты анализа тестового примера.Table 1 shows the initial data and the results of the analysis of the test case.
На фиг. 2 приведен график взаимной частотно-временной корреляционной функции результата анализа тестового примера.In FIG. Figure 2 shows a graph of the mutual time-frequency correlation function of the result of the analysis of a test example.
Способ определения частотных границ полезного сигнала и полос пропускания цифровых частотных фильтров может быть осуществлен с помощью устройства (фиг. 1), содержащего первый датчик для получения анализируемого сигнала 1 (ДАС1), подключенный к первому блоку аналого-цифрового преобразования 2 (АЦП1), выход которого соединен с входом первого блока прямого преобразования Фурье 3 (БФ1), второй датчик анализируемого сигнала 4 (ДАС2), к которому последовательно подключены второй блок аналого-цифрового преобразования 5 (АЦП2), второй блок прямого преобразования Фурье 6 (БФ2) и блок определения комплексно-сопряженного значения 7 (БОК). Выходы первого блока прямого преобразования Фурье 3 (БФ1) и блока определения комплексно-сопряженного значения 7 (БОК) соединены с входом блока умножения 8 (БУ), к которому последовательно подключены блок формирования сигналов 9 (БФС), блок обратного преобразования Фурье 10 (БОФ) и блок интерпретации 11 (БИ).A method for determining the frequency boundaries of the useful signal and the passband of digital frequency filters can be implemented using the device (Fig. 1), containing the first sensor for receiving the analyzed signal 1 (DAS1), connected to the first block of analog-to-digital conversion 2 (ADC1), output which is connected to the input of the first block of direct Fourier transform 3 (BF1), the second sensor of the analyzed signal 4 (DAS2), to which the second block of analog-to-digital conversion 5 (ADC2), the second block of direct conversion Fourier 6 (BF2) and the complex conjugate 7 (BOC) determination unit. The outputs of the first direct Fourier transform unit 3 (BF1) and the complex conjugate value determination unit 7 (BOC) are connected to the input of the multiplication unit 8 (BC), to which the signal generation unit 9 (BFS), the inverse Fourier transform unit 10 (BOF) are connected in series ) and interpretation block 11 (BI).
В качестве датчиков анализируемого сигнала 1 (ДАС1) и 4 (ДАС2) могут быть использованы датчики тока, например, промышленные приборы КЭИ-0.1 или датчики напряжения - трансформаторы напряжения (220/5 В). Блоки аналого-цифрового преобразования 2 (АЦП1) и 5 (АЦП2) могут быть реализованы на основе аналого-цифровых преобразователей ADS7827. Блоки прямого преобразования Фурье 3 (БФ1) и 6 (БФ2), блок определения комплексно-сопряженного значения 7 (БОК), блок умножения 8 (БУ), блок формирования сигналов 9 (БФС), блок обратного преобразования Фурье 10 (БОФ), блок интерпретации 11 (БИ) могут быть выполнены на микроконтроллере серии AVR32 производителя Аtmel AT32AP7000.As sensors of the analyzed signal 1 (DAS1) and 4 (DAS2), current sensors can be used, for example, industrial devices KEI-0.1 or voltage sensors - voltage transformers (220/5 V). Blocks of analog-to-digital conversion 2 (ADC1) and 5 (ADC2) can be implemented on the basis of analog-to-digital converters ADS7827. Direct Fourier transform blocks 3 (BF1) and 6 (BF2), complex conjugate value determination unit 7 (BOK), multiplication unit 8 (BU), signal generation unit 9 (BFS), inverse Fourier transform unit 10 (BOF), block Interpretations 11 (BI) can be performed on an ATmel AT32AP7000 series AVR32 microcontroller.
С выхода датчиков 1 (ДАС1) и 4 (ДАС2) анализируемые сложные сигналы, например,From the output of sensors 1 (DAS1) and 4 (DAS2), the analyzed complex signals, for example,
где
поступают на входы аналого-цифровых преобразователей 2 (АЦП1) и 5 (АЦП2), с выхода которых дискретизированные сигналыarrive at the inputs of analog-to-digital converters 2 (ADC1) and 5 (ADC2), from the output of which discretized signals
где
где
поступают на входы блоков прямого преобразования Фурье (в форме БПФ) 3 (БФ1) и 6 (БФ2), где выполняют прямое преобразование Фурье входных сигналов. С выхода блока прямого преобразования Фурье 6 (БФ2) результаты прямого преобразования Фурье в виде комплексного сигнала размерностью
поступают на вход блока интерпретации 11 (БИ), где согласно выражению (2) определяют взаимную частотно-временную корреляционную функцию. Для
при
при
при
Полученная взаимная частотно-временная корреляционная функция (фиг. 2) имеет две ярко выраженные вертикальные полосы на двух частотных диапазонах, граничные значения которых близки к заданным в тестовом примере. По найденным границам полезного сигнала задают границы полос пропускания цифровых частотных фильтров.The obtained mutual time-frequency correlation function (Fig. 2) has two pronounced vertical bands on two frequency ranges, the boundary values of which are close to those specified in the test example. Based on the found boundaries of the useful signal, the bandwidth limits of the digital frequency filters are set.
Claims (1)
где
согласно выражению
полученные сигналы
определяют взаимную частотно-временную корреляционную функцию
где
далее по полученным результатам строят график взаимной частотно-временной корреляционной функции
Where
according to the expression
received signals
determine the mutual time-frequency correlation function
Where
then, based on the results obtained, a graph of the mutual time-frequency correlation function
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013122601/08A RU2533629C1 (en) | 2013-05-17 | 2013-05-17 | Method of determining valid signal frequency limits and bandwidth of digital frequency filters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013122601/08A RU2533629C1 (en) | 2013-05-17 | 2013-05-17 | Method of determining valid signal frequency limits and bandwidth of digital frequency filters |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2533629C1 true RU2533629C1 (en) | 2014-11-20 |
RU2013122601A RU2013122601A (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53381144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013122601/08A RU2533629C1 (en) | 2013-05-17 | 2013-05-17 | Method of determining valid signal frequency limits and bandwidth of digital frequency filters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2533629C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1795475A1 (en) * | 1990-10-25 | 1993-02-15 | Nii Radiotekhnicheskikh Izmere | Device for digital filtering on the base of discrete fourier transform |
RU2265278C1 (en) * | 2004-10-01 | 2005-11-27 | Денисенко Виктор Петрович | Method and device for transmitting and receiving limited-spectrum signals (alternatives) |
RU2394216C1 (en) * | 2008-11-26 | 2010-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method of picking up useful signal of process being carried out |
-
2013
- 2013-05-17 RU RU2013122601/08A patent/RU2533629C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1795475A1 (en) * | 1990-10-25 | 1993-02-15 | Nii Radiotekhnicheskikh Izmere | Device for digital filtering on the base of discrete fourier transform |
RU2265278C1 (en) * | 2004-10-01 | 2005-11-27 | Денисенко Виктор Петрович | Method and device for transmitting and receiving limited-spectrum signals (alternatives) |
RU2394216C1 (en) * | 2008-11-26 | 2010-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" | Method of picking up useful signal of process being carried out |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013122601A (en) | 2014-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100554917C (en) | Obtain the method for system features function and signal characteristic value | |
Lataire et al. | Non-parametric estimate of the system function of a time-varying system | |
CN103033481A (en) | FFT-based second harmonic filtering method for laser analyzer | |
WO2009134496A3 (en) | Multi-threat detection portal | |
RU2549207C2 (en) | Device for detecting hydroacoustic noise signals based on quadrature receiver | |
RU2533629C1 (en) | Method of determining valid signal frequency limits and bandwidth of digital frequency filters | |
RU2435168C1 (en) | Method for harmonic analysis of periodic multifrequency signal | |
RU2628672C1 (en) | Method for leak tightness control and determining leak point coordinate in product pipeline and device for its implementation | |
RU2405163C1 (en) | Method for time-frequency correlation analysis of digital signals | |
RU2551400C1 (en) | Method of harmonic analysis of periodic multifrequency signal against the noise background | |
RU2498324C1 (en) | Method of detecting harmonic components and frequencies thereof in discrete signals | |
JP2014178232A (en) | Detection method using ultrasonic flowmeter dft cross correlation method | |
RU2733111C1 (en) | Method for frequency-time correlation analysis of digital signals | |
JPWO2021214842A5 (en) | ||
RU2579868C1 (en) | Method of measuring weber-ampere characteristics of electrotechnical article and device therefor | |
CN103530877A (en) | Interference data real-time superposition value equalizing method | |
RU2538431C1 (en) | Method for determining spectrum density of power of electric signal as to autocorrelation function of this signal | |
Wang et al. | Performance enhancement of phase-demodulated Φ-OTDR with signal processing | |
RU2012100923A (en) | DEVICE FOR MEASURING ACOUSTIC RESISTANCE OF SOLID MATERIALS | |
Faerman et al. | Overview of frequency bandwidth determination techniques of useful signal in case of leaks detection by correlation method | |
RU2017144665A (en) | Method for eliminating the influence of narrowband and impulse noise on the measurement results of the energy characteristics of radio navigation signals | |
EA201700382A1 (en) | INTERFEROMETRIC METHOD FOR MEASURING THE REFLECTION COEFFICIENT | |
RU2564046C1 (en) | Device to measure acoustic resistance of materials | |
Mujezinović | ROCOF Estimation via EMD, MEMD and NA-MEMD | |
Cai et al. | Study on nonuniform sampling signals based on wavelet transform |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150518 |