無(wú)源無(wú)線聲表面波傳感器的數(shù)字信號(hào)處理研究.pdf

1、無(wú)源、無(wú)線聲表面波傳感器不但能測(cè)量多種物理量或化學(xué)量，而且具有：抗干擾能力強(qiáng)、耐用性高、能忍受惡劣的環(huán)境，微型化、無(wú)源化、無(wú)線遙測(cè)等多種優(yōu)點(diǎn)，從而引起了人們的重視。信號(hào)處理是該類傳感器的核心之一，也是它的重要研究?jī)?nèi)容。 本文研究了用數(shù)字信號(hào)處理的方法從無(wú)源、無(wú)線單端對(duì)諧振器型聲表面波傳感器的響應(yīng)信號(hào)即無(wú)線查詢的回波信號(hào)中提取出包含被測(cè)量信息的特征頻率。 本文首先分析了該類傳感器輸出的傳感信號(hào)的特點(diǎn)和主要組成，為測(cè)量隨被測(cè)

2、量改變的特征頻率，闡明了直接或間接測(cè)量諧振頻率的兩種方法和相應(yīng)的信號(hào)處理任務(wù)；并設(shè)計(jì)了一種頻域與時(shí)域相結(jié)合的信號(hào)檢測(cè)算法；在信號(hào)檢測(cè)后，針對(duì)不同特征量的測(cè)量采用了不同的數(shù)字信號(hào)處理算法。 本文采用陷波、數(shù)字相敏檢波、基于多分辨率分析的硬閾值去噪算法和FFT、頻率校正等算法，估計(jì)出回波信號(hào)中調(diào)制信號(hào)的主頻。它反映了激勵(lì)信號(hào)的頻率和諧振頻率之差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振頻率的間接測(cè)量。在信號(hào)預(yù)處理中，采用陷波器抑制固定干擾信號(hào)；采用數(shù)字相敏檢

3、波算法從陷波后的輸出信號(hào)中提取出回波信號(hào)的包絡(luò)幅值，并推導(dǎo)了數(shù)字相敏檢波后輸出信號(hào)的主頻與回波信號(hào)中調(diào)制信號(hào)主頻的關(guān)系；分析了經(jīng)陷波、數(shù)字相敏檢波，重采樣后的輸出信號(hào)中“噪聲”的組成；采用基于多分辨率分析的硬閾值去噪算法減小或抑制這些“噪聲”；最后采用FFT、頻率校正算法從去噪后的輸出信號(hào)中估計(jì)出調(diào)制信號(hào)的主頻。在實(shí)現(xiàn)這些算法時(shí)，具體分析了它們?cè)谔幚硇盘?hào)前后對(duì)信號(hào)的要求或影響，并始終為估計(jì)出回波信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)主頻設(shè)計(jì)了一些具體的參數(shù)或

4、算法，最后分析了上述算法對(duì)調(diào)制信號(hào)主頻測(cè)量結(jié)果的影響。處理結(jié)果表明采用上述算法從較高信噪比的回波信號(hào)中估計(jì)出調(diào)制信號(hào)主頻是可行的。 本文根據(jù)電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻的原理，用軟件的方法測(cè)量回波信號(hào)載波的頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振頻率的直接測(cè)量。分析了軟件測(cè)頻的頻率分辨率，并采用軟件內(nèi)插的算法提高了頻率分辨率和測(cè)量的精度，而且在LabVIEW6i平臺(tái)上建立了基于軟件測(cè)頻的虛擬儀器系統(tǒng)。 比較本文采用的兩種測(cè)量諧振頻率的算法，即估計(jì)回波信號(hào)中調(diào)