一种针对脉冲测量的微分信号数值积分方法技术

本发明专利技术涉及一种针对脉冲测量的微分信号数值积分方法；解决微分信号直接积分时结果受测量噪声影响较大的问题；具体包括步骤1：对微分传感器采集到的微分信号f(k)，k＝1,2，

【技术实现步骤摘要】
一种针对脉冲测量的微分信号数值积分方法


[0001]本专利技术涉及一种针对脉冲测量的微分信号数值积分方法，具体涉及用于电磁脉冲信号测量时，从微分传感器获取的数据中恢复被测脉冲信号的方法。

技术介绍

[0002]微分传感器在电磁脉冲信号测量领域应用广泛，具有无源、结构简单等优点，其输出为被测脉冲信号的微分。恢复被测信号的方法是对微分传感器获得的信号进行积分。积分的方法有硬件积分和软件积分两种，其中硬件积分通过积分电路实现，但积分电路将增加测量系统的复杂度，限制测量系统的带宽。软件积分通过数值积分实现，由于微分传感器获得的微分信号包含测量噪声，直接数值积分会造成误差的累积，结果误差较大甚至不可用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是解决采用直接数值积分的方法，其所得结果受测量噪声影响较大的技术问题，提出一种针对脉冲测量的微分信号数值积分方法。
[0004]本专利技术的设计思路为：
[0005]在梯形积分方法基础上，根据脉冲信号的特点，利用脉冲信号前后的噪声信息，对微分信号进行预处理、去趋势和后处理，以减小测量噪声的影响，进而获得较高质量的数值积分信号。
[0006]为了完成上述构思，本专利技术所采用的技术方案：
[0007]一种针对脉冲测量的微分信号数值积分方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0008]步骤1：对微分传感器采集到的微分信号f(k)，k＝1,2，
…
N进行截取，获得微分信号的本底噪声f(m)，m＝1，2，
…r/>T，T<(T0/Δt),其中，T0为触发时刻，Δt为采样间隔，k、m均为采样点，N取正整数；
[0009]步骤2：基于本底噪声f(m)，对微分信号f(k)进行修正，获得修正后的微分信号f0(k)；
[0010]步骤3：对修正后的微分信号f0(k)进行数值积分，得到f0(k)对应的积分序列F(k)；
[0011]步骤4：对积分序列F(k)进行去趋势处理得到去趋势处理后的序列F0(k)；
[0012]步骤5：从去趋势处理后的序列F0(k)中截取出序列F0(m)，m＝1，2，
…
T，并基于F0(m)，通过下列公式对F0(k)进行修正，获得被测电磁脉冲信号E(k)；
[0013]E(k)＝[F0(k)
‑
C]Δt k＝1,2
…
N
[0014]其中，C＝mean[F0(m)] m＝1,2
…
T，mean[]表示求平均。
[0015]进一步地，所述步骤2中，通过以下公式获得修正后的微分信号f0(k)：
[0016]f0(k)＝f(k)
‑
C
0 k＝1,2
…
N
[0017]其中，C0＝mean[f(m)] m＝1,2
…
T。
[0018]进一步地，步骤3中，所述数值积分方法为梯形积分。
[0019]进一步地，根据序列两端不包含脉冲信号，中间序列包含脉冲信号的原则，将步骤3中的积分序列F(k)分割为三段短序列，并对前后两端的短序列进行线性拟合后，获得拟合系数a，b，并通过下式计算去趋势处理后的F0(k)：
[0020]F0(k)＝F(k)
‑
ak
‑
b k＝1,2
…
N。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]1、本专利技术给出了一种针对脉冲测量的微分信号数值积分方法，能够为电磁脉冲测量提供一种新的方法。
[0023]2、本专利技术较电路积分的方法具有成本低、精度高、不影响测量系统带宽性能等优势。
[0024]3、本专利技术提出的方法简单高效，算法可集成至后端数据采集程序，在试验现场依据测量结果实时给出数值积分结果。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例中，微分传感器测量波形；其中，横坐标为时间，单位为秒，纵坐标为D
‑
dot传感器的输出信号；
[0026]图2是本专利技术实施例中，采用本专利技术的方案进行数值积分后的结果，其中，横坐标为时间，单位为秒，纵坐标为采用本专利技术的方法恢复的波形；
[0027]图3是一个理想脉冲的微分及其叠加了随机白噪声和直流偏置后的波形；
[0028]图4是图3理想脉冲的原波形和通过本专利技术的方案数值积分的结果；
[0029]图5本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0031]本专利技术提出一种针对脉冲测量的微分信号数值积分方法，如图5所示，包括以下步骤：
[0032]步骤1：对微分传感器采集到的微分信号f(k)，k＝1,2，
…
N进行截取，获得微分信号的本底噪声f(m)，m＝1，2，
…
T，T<(T0/Δt),其中，T0为触发时刻，Δt为采样间隔，k、m均为采样点，N取正整数；正整数T的具体数值可以根据经验选取，且当m<T时，待测波形未出现，f(m)仅为本底噪声；
[0033]获得微分传感器采集到微分信号的方法是：使微分传感器的输出信号经过A/D转换设备，传感器及A/D转换设备的相关参数满足测试需求，微分信号应足够长以保留足够的噪声信息；
[0034]根据脉冲信号到达前所测信号为本底噪声的原则，截取脉冲信号到达前的微分信号，获得微分传感器的本底噪声f(m)，在满足要求的情况下，T应尽量大；
[0035]步骤2：根据脉冲信号到达前待测信号为本底噪声的原则，对微分信号f(k)进行修正，获得修正后的微分信号f0(k)；
[0036]具体的：通过以下公式获得f0(k)：
[0037]f0(k)＝f(k)
‑
C
0 k＝1,2
…
N
[0038]其中，C0＝mean[f(m)] m＝1,2
…
T,其中，mean[]表示求平均；
[0039]如图1所示是某次试验中D
‑
dot传感器(一种微分传感器)测量结果，采样间隔Δt＝8
×
10
‑
11
s，T0取4376，N＝10000，T是0.95
×
T0取下界，T＝4157，计算得到C0＝
‑
0.0049；
[0040]步骤3：对f0(k)进行数值积分，得到微分信号f0(k)对应的序列F(k)；
[0041]在本实施例中，数值积分方法为梯形积分；
[0042]步骤4：对序列F(k)进行去趋势处理得到序列F0(k)；
[0043]具体的，对F(k)，k＝1,2，
…
，N进行去趋势处理的方法为：
[0044]根据序列两端不包含脉冲信号，中间序列包含脉冲信号的原则，将序列F(k)，k＝1,2，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对脉冲测量的微分信号数值积分方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对微分传感器采集到的微分信号f(k)，k＝1,2，
…
N进行截取，获得微分信号的本底噪声f(m)，m＝1，2，
…
T，T&lt;(T0/Δt),其中，T0为触发时刻，Δt为采样间隔，k、m均为采样点，N取正整数；步骤2：基于本底噪声f(m)，对微分信号f(k)进行修正，获得修正后的微分信号f0(k)；步骤3：对修正后的微分信号f0(k)进行数值积分，得到f0(k)对应的积分序列F(k)；步骤4：对积分序列F(k)进行去趋势处理得到去趋势处理后的序列F0(k)；步骤5：从去趋势处理后的序列F0(k)中截取出序列F0(m)，m＝1，2，
…
T，并基于F0(m)，通过下列公式对F0(k)进行修正，获得被测电磁脉冲信号E(k)；E(k)＝[F0(k)
‑
C]Δt k＝1,2
…
N其中，C＝mean[F0(m)]m＝1,2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨静，朱志臻，苗建国，崔志同，聂鑫，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：