信号处理技术论文(共12篇)
信号处理技术论文 篇1
模拟信号仅仅局限于电量可变,他们的变化速率,以及他们相关能量等级。当前传感器被广泛用于将其物理特性(比如温度,压力等)转换成电信号。相比其他传统的电脑数据分析系统,DSP在某些性能方面具有一定的优势,它具有有效快速处理执行参合数字的功能,如:滤波、快速傅氏变换算法分析和压缩数据。
1 混合信号处理技术
数字与模拟信号均为混合信号处理系统所要处理的对象。混合信号处理系统既可以是一块电路板,也可以是一块电路芯片,如果是印制电路板,会有部分微处理芯片混入其中,因为模拟与数字模块均存在于模数转换系统与数模转换系统中,所以就将这模数与数模转换系统均看作是一个混合处理系统。超大规模集成电路处理系统是近几年发展起来的,它可以支持数字信号的处理以及一块芯片上的模拟信号的处理。DSP处理系统的实质是可以实时展示,同样这也是对其功能的阐述。
1.1 模拟信号与数字信号处理的对比
目前,大部分工程师在怎样挑选一块匹配的模数混合处理芯片的问题上比较头疼。因为任何一种传感器都是模拟式的,如:扩音器、张力测量计、热电偶、压电传感器等,因此单凭数字处理技术对传感器所采集的模拟信号进行处理比较困难。所以,不管传感器输出的是数字信号还是模拟信号,均需要预处理电路来处理传感器所输出的信号,同时也方便后面的电路。预处理电路实质就是一种模拟信号处理器,其功能包括:放大功能、隔离功能、在信噪较低时可获得有用信号、动态信号压缩功能以及对有用以及无用信号的过滤功能。
下图1所呈现的是部分较为成熟的信号处理技术。在下图的最上方所呈现的是部分单纯的模拟方式,接着对DSP处理技术进行了整理。如果确定选择DSP处理技术,那么特别要注意的一点是决定将ADC处理系统放在什么地方。
1.2 模拟以及数字信号的处理的选择
在操作中,因为模数转换系统与传感器连接位置比较靠近,目前大部分的信号调节系统都是包含在模数转换系统中。模数转换系统在其功能变强之后可以实施采样比例控制,使波动范围与可操作性变大,输入噪声与滤波的控制,在线电压的参考等均在一定程度上简化了系统,也使其功能加强。如今,数据转换技术越发成熟,速率越来越高,通过模数与数模转换系统产生的系统信号调节技术也随之成熟化。在测量方面,二十四位的模数转换系统已经落后了,在无其他调节系统时它已经不能数字化10mV的电桥信号。对于声音音频而言,要满足所有要求只需一个内部置有功能强大的模拟电路的解码器就行了,同时对其他芯片的要求也随之减少了。对于录像音频处理系统,该结构也可以采用模拟线阵结构。
2 技术应用
我们对同样为1KHZ的模拟与数字低通滤波器进行对比,以此来示意DSP应用的可操作性。该数字滤波器是用于数据取样处理系统,如下图所示,其中需要注意的方面比较多。第一步,假设模数转换器与数模转换器的取样频率比较充足,且具有足够的处理能力和跟随信号变化而变化的能力。另外,该数字信号处理器一定要有非常快的处理计算的速度,已完成取样周期内的全部操作。还有,在模数与数模转换的输入及输出过程中,模拟信号滤波器可避免信号相混与类似信号重叠的现象,不过在有些环境下,该需求是不用考虑的。如果出现了这些情况,下面就数字滤波器与模拟滤波器进行了对比。
以上滤波器的关断频率均为1kHZ。为六管脚数字滤波器,上图中有其相应输入。但其实一般情况只需三个两级的管脚、一个对峙发电机、部分电阻与电容就可以实现了。CAD输出模块嵌入在调制滤波器内部,设计因此而被简化,但是我们依然要精心挑选与匹配其构件,以将波信号维持在0.5分贝。
换个角度来看,该数字信号滤波器的低通滤波仅有0.002分贝,相位为线性,而且输出效果非常明显。但是事实上某些时候模拟滤波不能对信号进行有效提取。除此之外,数字滤波器无需过多的元件与之相配备,而且它产生脉冲是可以供给晶振,因此它的稳定性比较高,不会出现偏移。该129TAP的数字信号滤波器的输出样本的处理要相应的129个MAC。为了进行实时监控,整个过程的操作一定要在采样周期以内。当中,10Ksps是其取样频率,换句话说就是如果没有任何其他的额外处理要求,完成全部的处理操作100微秒绰绰有余。在数字处理系统中,一个独立的循环周期以内,全部的乘积相加的操作是由其ADSP-21xx系列处理芯片来完成,滤波器则完成另外部分的操作。所以就要求129TAP的数字信号滤波器的元件处理速率不能低于129/100us=1.3百万条指令每分钟。数字处理系统并非该处理系统中最弱的部分,因为在规定的数据处理速率下,它可以很大。该16字节的ADSP-218X芯片每分钟最多可以传输75百万字节。下图为模拟与数字滤波倍频器的对比示意图。
对一个可实施的操作, 在处理模拟与数字量时, 或进行模拟与数字滤波器对比时, 另外还有些因数需要考虑到。目前大部分信号处理系统会通过数字与模拟同步处理技术来满足其处理要求, 同时使其优势得到充分的利用。
参考文献
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信号处理技术论文 篇2
火箭发动机装药包覆层厚度信号处理技术研究
用超声测量火箭发动机装药包覆层厚度时,当包覆层较薄时检测回波信号会出现时域混叠.基于时域混叠信号的特点,提出了一种时间延迟估计的新方法.该方法用维纳解卷积消除了检测始波对时间延迟估计的影响,并对剩余信号进行了三次能量倒谱分析,准确直观地估计出了信号延迟时间.该方法已在开发的.超声探伤系统中得到了验证.实验结果表明,该方法能准确估计出时域混叠信号的延迟时间,提高了火箭发动机装药包覆层厚度的测量精度.
作 者:韦江利 路宏年 张吉堂 Wei Jiangli Lu Hongnian Zhang Jitang 作者单位:北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京,100083 刊 名:宇航材料工艺 ISTIC PKU英文刊名:AEROSPACE MATERIALS & TECHNOLOGY 年,卷(期): 36(5) 分类号:V25 关键词:火箭发动机 包覆层 维纳解卷积 三次能量倒谱信号处理技术论文 篇3
【关键词】连续波 雷达 信号处理技术
一、连续波雷达的定义及特点
连续波雷达即连续发射电磁波的雷达。依据发射信号的不同形式,可将连续波雷达分为非调制单频(或多频连续波雷达)和调频连续波雷达。早在1924年,英国利用连续波可调频测距的原理对电离层进行了研究与观测。连续波雷达在二次世界大战中又被用于飞机与地面高度的观测中。收发隔离问题长期存在于连续波雷达中,并对其实际应用造成了直接的影响,收发开关有效解决了这一问题。现今,连续波雷达的接收和发射已经可以共用一个天线。
连续波雷达的发射机无需高压,在应用过程中不会产生高压打火现象,且其具有更加多样化的调制信号,这些优点有利于雷达发射功率的提高,这也是连续波雷达在相同体积和重量的雷达中脱颖而出的原因。世界微波固态器件的发展使得其在各个领域的应用更为广泛,同时也使得雷达的应用更为简单。连续波雷达不仅可实现小体积、轻质量,还可实现较低的馈线损耗。相较而言,连续波雷达接收机的带宽比脉冲雷达接收机的窄,因此在抗杂波方面更为有利,且在电磁干扰环境下具有更好的下视和抗干扰能力。当应用雷达实现测速测距时,连续波雷达具有更为显著的优势,尤其是在测距时不会出现脉冲雷达的距离遮挡现象。连续波雷达的特点主要如下:
1.1较低的发射机功率
连续波雷达具有较低的发射机功率,这对反侦察工作十分有利。通常而言,侦察接收机会利用快速傅里叶变换这一高效、快速的计算方法来跟踪雷达的瞬时频率,应用连续波雷达后,其采用的伪随机码调相或随机码调相将会对对方的干扰工作造成难度。连续波雷达可凭借低截获概率这一优势成功实现反侦察工作。
1.2较窄的接收机带宽
如前文所述,连续波雷达的接收机带宽较窄,在杂波背景下具有良好的检测能力,尤其是在电磁干扰环境下具有更好的下视和抗干扰能力。
1.3检测较小隐身目标
在增大发射功率和收发天线的增益以及减小接收机噪声系数和微波损耗的条件下,连续波雷达极有可能会将较小的隐身目标检测出来,进而可使得雷达探测或跟踪距离与军事领域中相关战术技术的要求相符。
二、连续波雷达的工作原理
连续波雷达所发射出的信号为线性三角调频连续波,雷达载频,此时的调频带宽为B,调频间隔为T。在一个扫频周期内,三角线性调频信号正向调制段可表示为Bt,up(t)=A0cos[2π(fOt+μt2/2)+O,up],f0、A0、0、up分表表示发射信号的频率、幅度和初始相位,调制斜率可由μ=B/T得出。
三、连续波雷达的信号处理技术
I、Q2是连续波雷达信号处理系统的两个主要支路,而杂波对消、匹配滤波、最大熵外推、FFT、恒虚警判决等电路则共同组成了以上两个支路。脉冲调制器在对雷达所发射的信号进行相关调制时,会产生占空比为0.5的高稳定射频信号。信号的回波会在目标反射后形成,此时信号可在天线的帮助下经过T/R开关转换器,继而将到达接收机。接收机中的信号在经过混频电路时,其中的中频信号将接受数字化处理并到达输入端。经过A/D变换后,信号将会在保持中频相位信息的状态下被送至杂波对消器。这一系列的信息处理技术可有效消除地(海)杂波对雷达信号的影响,数字信号的动态范围也可在很大程度上得以减少。连续波雷达的伪码匹配滤波器不仅会对伪码实行解扩动作,还会完成对多普勒失谐的补偿。在进行解扩动作时,信号频谱将会变窄,且信号波形均将成为含有多普勒信息的近似正弦的断续周期信号,此时最大熵外推在预测外推时主要应用了最大熵前后向。在这样的动作下,k个周期的呈现出断续波形的信号逐渐连接成为kT连续时间的连续波,加窗影响是由间断信号所造成的,其是雷达信号处理技术中的常见问题,连续波雷达可通过提高频率的分辨能力可对其加以有效的消除与中断。
光信号处理的关键技术研究 篇4
1 光信号处理的关键技术研究
光信号的处理技术有很多种, 其中, 最为常用的有效光信号的处理技术通常为波长转换技术、格式转换技术、以及光再生技术。
1.1 波长转换技术
全波长转换技术在消除网络中产生的拥塞、降低波长连续性的限制、提高波长资源的利用效率等等方面都具有十分重要的积极作用, 能够在很大程度上使得网络的灵活性、准确性、时效性、以及可拓展性得到很大的提高。波长转换在增加光信号的交换网络的灵活性, 有效降低光信号网络的阻塞情况等等方面都具有十分重要的作用。在相关的研究中, 对于针对光网络波长转换节点的设计方案也有很多。其中, 关于专注式的转换节点的相关设计是最为简便快捷的方法之一。也就是说, 在信号复用之前, 需要为每个光信号通道都各配置一个波长转换器, 用于对光信号做一定的转换等等处理。这种方法比较常见, 但是其具有一个最大的缺点, 就是对于元件的利用率十分低。其他的一些波长转换器的共享方案也有很多, 相关科研工作者也正在不断的提出更加高效、更加适合的方案。最常见的波长转换技术方案有和链路共享式 (SPL) 两种。在节点共享式 (SPN) 共享方案中, 通常需要较大的光开关以便在单节点可以共享同一个波长转换器。
在探测光和控制光功率对波长转换信号的影响中, 最为典型的是两种光信号功率对其幅度抖动的影响。如图1 (a) 所示, 是不同控制光功率条件下, 波长转换信号的幅度抖动;图1 (b) 所示, 是不同探测光功率条件下波长转换信号的幅度抖动。根据光信号的特性, 当控制光的功率逐渐提高时, SOA (即面向服务的体系结构, 是一个基本的组件模型, 它通过应用程序的不同功能单元 (服务) 之间事先定义好的接口和契约将这些服务进行相互的连接。) 的增益饱和程度则随之提高, 载流子的恢复所需要的时间更长, 从而使得码型效应的变化越来越显著。而增加探测光功率则可以降低SOA的增益水平、使得载流子的恢复所需要的时间缩短, 使信号中不同位置的‘1’码分别所获得的增益越来越靠近, 最后几乎达到一致, 因此从而使得波长转换信号的幅度抖动大大减小。因此, 图1中的 (a) 和 (b) 的图形曲线也可以清楚地表明, 控制光的功率越大, 波长转换信号的幅度抖动越大;而探测光的功率越大, 波长转换信号的幅度抖动越小。
另外, 波长转换技术也可以有效的实现多组广播技术 (通过电磁波或导线向受众传播声音形态节目的技术) , 从而根据不同用户所提出的不同要求, 将指定的部分的数据进行复制, 然后将复制好的数据同时发给多个用户。在目前的技术发展中, 在高速、高级调制格式信号的波长转换、以及实现多组广播等等操作的方面, 波长转换技术都具有十分重要的应用与贡献。
1.2 格式转换技术
光信号格式转换技术是一种新型的、正在逐渐被大家认可的接口技术。通过对不同的各种复用技术、以及不同的各种调制格式的多个网络之间进行无缝连接, 可以有效的增强光信号的网络灵活性和网络可拓展性。光信号格式转换技术会逐渐的在光信号网络中发挥重要作用, 越来越得到大家的认同。格式转换器是光信号格式转换技术中不可或缺的主要器件之一。格式转换器主要由以下两方面的作用及评价依据:第一, 能否帮助光信号实现最基本的格式转换功能;第二, 能否保证转换后的光信号具有良好的传输特性以及转换后的光信号的传输性能;第三, 光信号格式转换是否具有可重塑性、再生能力、以及多波长操作能力。
1.3 光再生技术
图2为全光3R再生原理示意图.入射损伤信号进入全光再生器时被分为两路, 一路进入时钟提取单元以提取时钟光信号, 提取出的时钟信号具有稳定的幅度和时钟信息;另一路信号经掺铒光纤放大器 (EDFA) 放大后, 与时钟信号脉冲一同注入光判决门, 经过光判决门后可得到全光再生信号。
以基于SOA-DI光开关的全光2R再生器为例, 假设通过经3分贝的耦合器, 向SOA-DI光开关分别输入波长为λ1的连续光和波长为λ2的恶化信号, SOA后侧有一个光滤波器, 其主要功能是用于对数据光、以及SOA产生的ASE噪声进行滤除, 另外, 通过对DI的状态进行调节也可以得到再生信号。利用的SOA-DI数值模型对不同速率下SOA-DI光开关的功率传输函数进行了数值仿真。计算方法为:当输入SOA-DI光开关的控制光信号为单个脉冲时, 在其它条件不变的前提下, 可以针对SOA-DI输入控制光信号功率的峰值与波长转换信号功率的峰值之间的关系进行相关分析与计算。由于当光再生器件的工作速率相对比较高时, SOA会产生一定程度上的码型效应, 而且单脉冲之前的各种不同的码型会导致SOA-DI波长转换信号功率的峰值不尽相同, 因此, 相关工作人员在进行此方面的科学研究时, 必须要充分考虑到码型效应对SOA-DI光开关功率传输效率所产生的各种变化和影响。
2 总结
在当今快速发展的社会中, 科学技术日新月异, 光网络正处于迅速扩大应用范围与应用机会的过程中。未来的光网络将会越发的安全高效、灵活多变, 具有更高的集成性, 逐步趋近于分组化交换, 支持多样性业务。光信号处理技术在未来的大容量光网络中, 正在并将会产生十分积极、十分重要的作用。只有光信号处理技术得到全面的成熟发展, 才能够为光网络的革新与发展提供保障!为我们社会的持续、快速发展提供动力!
摘要:随着社会科学技术的快速发展、以及人们对生活质量的要求越来越高, 光信号由于通信带宽大、传输损耗低、以及抗电磁干扰等, 在社会各方面的发展中都得到了及其快速的发展。光信号处理技术与传统的电子处理技术相比拥有很大的优势, 近年来光信号处理技术已经成为了国际研究的热点内容之一。本文针对我国光网络结构特点与运行特征, 提供了几个对于光信号进行处理的关键技术, 并进行了简要的概述。
关键词:光信号,信号处理,技术研究
参考文献
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生物处理技术综述 篇5
摘要:水的生物处理技术具有运行成本低、节能、剩余污泥量少、可以处理高浓度和好氧条件下生物难降解有机物质,具有良好的环境效应和经济效应。水的生物处理技术有:塔式生物滤池、生物转盘反应器、生物膨胀床与流化床、生物接触氧化法、膜生物反应器、电生物反应器等。
关键词:环境 水污染 废水处理 生物技术
Biological treatment technology overview
Abstract:Water biological treatment technology with lower cost, energy saving, excess sludge quantity is little, can handle high-concentration oxygen conditions be reconciled biological hard-degradation organic material, have good environmental effect and economic effect.Water biological treatment technology are: tower biological filter, rotating bio-disc reactor, biological expansion bed with fluidized bed, biological contact oxidation, the membrane bioreactor, electricity bioreactor, etc.Key words: environmentwater pollutionwaste water treatmentbiotechnology 正文:
1.背景分析:
随着我国经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高,我国的能源、资源和环境问题日益突出。在大面积的地区性缺水的同时,伴随着严重的水污染问题,使得多数江河湖海水质下降甚至失去了使用功能,这进一步加剧了水资源的短缺,形成恶性循环的局面。同时,由于我国矿物能源资源的匮乏和使用的低效,使得我国对再生能源的需求日益增长。在水处理工艺中,采用传统的处理方法要消耗大量能源,并产生大量需要二次处理的污泥,所以世界各国都在不断探索和研究高效低能耗的新型废水处理技术。水的生物处理技术由于具有运行成本低、节能、剩余污泥量少、可以处理高浓度和好氧条件下生物难降解有机物质的特点等,近年来已成为国内外环境科学与工程领域研究的热点。
与其他水处理的技术相比,水的生物处理技术具有以下优势:
①与物理和化学净化技术相比,生物处理更为经济有效。就现代净水技术而言。生物预处理已成物理化学处理工艺的必要补充。该方法投资少。见效快,能去除常规传统工艺不能去除的污染物,操作管理简单,只需增加预处理单元,对后续常规处理单元影响小,同时能使后续工艺简单易行,运行费用增加少,处理效果比较理想,出水水质明显改善,适于大规模推广,适合中国国情。
②对铁、锰、酚、色、嗅、味、浊度及色等均有较好的去除效果。如果设置在沉淀出水后,则可以减轻后续处理的负荷,还可以和其他工艺联合使用,延长过滤或活性炭吸附等物化处理工艺的使用周期,使炭不必再生,仅需经常地反复冲洗即可长期运行,并且可以和臭氧等结合进行深度处理,优势互补,最大可能地发挥水处理工艺的整体作用,提高出水水质,降低水处理费用。
2.生物处理技术
水源水生物处理技术的本质是水体天然净化的人工化,通过微生物的降解,去除水源水中包括腐殖酸在内的可生物降解的有机物及可能在加氯后致突变物质的前驱物和NH3—N,NO2—等污染物,再通过改进的传统工艺的处理,使水源水水质大幅度提高。常用方法有生物滤池、生物转盘、生物流化床,生物接触氧化池和生物活性炭滤池。这些处理技术可有效去除有机碳及消毒副产物的前体物,并可大幅度的降低NH3—N,对铁、锰、酚、浊度、色、嗅、味均有较好的去除效果,费用较低,可完全代替预氯化。
一、塔式生物滤池
轻质滤料的开发与采用,为塔式生物滤池的应用创造了条件。生物塔滤增加了滤池高度,分层放置填料,通风良好克服了普通生物滤池(非曝气)溶解氧不足的缺陷。国外广泛采用塑料材质大孔径波纹孔板滤料,我国常采用环氧树脂固化玻璃钢蜂窝填料。塔式生物滤池的净化作用也是通过填料表面的生物膜的新陈代谢活动来实现的。塔式滤池的优点是负荷高、产水量大、占地面积小,对冲击负荷水量和水质的突变适应性较强。缺点是动力消耗较大,基建投资高,运行管理不便。
二、生物转盘反应器
生物转盘在污水处理中已广泛采用,目前在给水处理领域,对某些污染程度较为严重的微污染水进行了一些研究。日本、我国台湾地区以及国内学者的试验研究表明,采用生物转盘预处理在适宜水力负荷下改善微污染水水质是有效的。
生物转盘的特点表现为,生物膜能够周期的运行于空气与水相两者之中,微生物能直接从大气中吸收需要的氧气(减少了溶液中氧传质的困难性),使生物过程更为有利的进行。转盘上生物膜生长面积大,生物量丰富,不存在类似于生物滤池的堵塞情况,有较好的耐冲击负荷的能力,脱落膜易于清理处置。但存在的不足是生物氧化接触时间较长,构筑物占地面积大,盘片价格较贵,基建投资高。
三、生物膨胀床与流化床
生物膨胀床是介于固定床和流化床之间的一种过渡状态,流化床中的填料随水、气流的上升流速的增加而逐渐由固定床经膨胀床最后成为流化床。生物膨胀床与流化床通过选用适度规格粒径(约为0.2~1.0mm)的生物载体,如砂、焦碳、活性炭、陶粒等,采用气、水同向混合自下而上,使载体保持适度膨胀或流化的运转状态。与固定床相比,从两个方面强化了生物处理过程:一方面,载体粒径变小,比表面积增大,单位溶剂的比表面积可达到2000~3000m2/m3,这大大提高了单位生物池的生物量。另一方面,由于颗粒在反应器中处于自由运动(膨胀或流化)状态,避免了生物滤池的堵塞现象,提高了水与生物颗粒的接触机会;同时可采用控制膨胀率的办法来控制水流紊动对生物颗粒表面的剪力水平,进而控制填料上生物膜的厚度,有利于形成均匀、致密、厚度较薄且活性较高的生物膜。这些都大大的强化了水中可生物降解基质向生物膜内的传递过程,使生物膨胀床、流化床的单位容积的基
质降解速率得到提高。生物膨胀床、流化床含有活性高的较大生物量,处理水力负荷增大,并保证出水水质良好。
采用生物膨胀床与流化床,可解决固定填料床中常出现的堵塞问题,进一步提高净化效率,且占地面积少。但由于保持膨胀或流化状态,消耗的动力费用较高,且维护管理复杂,尤其是当池体比较大的情况,如一旦停止运行,再启动很困难,运行中水力学条件难以控制等。在运行过程中还存在流化介质跑料现象,其工程应用还很少见。
四、生物接触氧化法
生物接触氧化工艺是利用填料作为生物载体,微生物在曝气充氧的条件下生长繁殖,富集在填料表面上形成生物膜,其生物膜上的生物相丰富,有细菌、真菌、丝状菌、原生动物、后生动物等组成比较稳定的生态系统,溶解性的有机污染物与生物膜接触过程中被吸附、分解和氧化,氨氮被氧化或转化成高价形态的硝态氮。反应过程如下:
有机污染物氧化反应:4CxHyOz+(4x+y-2z)O2——4xCO2+2yH2O+Q(1)
氨氮氧化方程式:2NH4++3O2——2NO2—+4H++2H2O+Q(2)
2NO2—+ O2——2NO3—+Q(3)
生物接触氧化法的主要优点是处理能力大,对冲击负荷有较强的适应性,污泥生成量少;缺点是填料间水流缓慢,水力冲刷小,如果不另外采取工程措施,生物膜只能自行脱落,更新速度慢,膜活性受到影响,某些填料,如蜂窝管式填料还易引起堵塞,布水布气不易达到均匀。另外填料价格较贵,加上填料的支撑结构,投资费用较高。
现有生物接触氧化法在曝气充氧方式、生物填料上都有所改进。国内填料已从最初的蜂窝管式填料,经软性填料、半软性填料,发展到近几年的YDT弹性立体填料;曝气充氧方式也从最初的单一穿孔管式,发展到现在的微孔曝气头直接充氧以及穿孔管中心导流筒曝气循环式。在一定程度上,促进了膜的更新,改善了传质效果。
五、膜生物反应器
膜生物反应器是指以超滤膜组件作为取代二沉池的泥水分离单元设备,并与生物反应器组合构成的一种新型生物处理装置,英文称之为Membrane Bioreactor。由于超滤膜能够很好的截留来自生物反应器混合液中的微生物絮体、分子量较大的有机物及其他固体悬浮物质,并使之重新返回生化反应器中,这就使反应器内的活性污泥浓度得以大大提高,从而能够有效的提高有机物的去除率。用于膜生物反应器的膜有微滤膜和超滤膜。
水处理容量小是膜生物反应器法经济,水处理容量大时活性污泥法经济。
六、电生物反应器
将电极装置与生物反应器组合起来就构成了所谓电生物反应器(英文名称为
Electro-Bioreactor)。Mellor等的研究表明,在外加电流的条件下,由于电子的产生,生物膜和固定化酶的反硝化作用得以强化,其反应方程为:
2H++2e—H2(1)
2H2O+2e—H2+2OH—(2)
2NO3—+5H2+2H+—N2+6H2O(3)
显然,通过对水的电解,阴极提供电子,产生氢,而氢作为电子供体与硝酸盐发生了方程
(3)所示的反应,使生化反应速率及去除率得以提高,从而减少了水中硝酸盐的含量。从原理上讲,这种方法除了可以实现反硝化处理外,还可以去除水体中的有机物,但目前对电生物反应器尚处于基础理论和动力学研究阶段,离实际应用还有相当一段距离。
3、技术展望
水源水的水质问题越来越受到人们的重视。上述这些工艺去除有机物的原理是吸附、氧化、生物降解、膜滤等,几种工艺组合起来,互相取长补短,可以综合起到多种去除作用,效果更好。因此,生物处理和其他水处理技术联合应用是目前国内水厂改善出水水质的发展趋势。
此外,生物预处理工艺出水对人体健康的影响还有待进一步研究,如果要从根本上解决水源水水质问题,还须加强污水处理。提高污水处理率.从源头上控制污染物,即加强水源保护。这不仅有利于饮用水水质的提高,水源水水质的改善,更是恢复生态平衡,造福子孙后代的大事。综上所述,可知生物处理工艺,有着十分广阔的发展前景,对于获得有利于人类健康优质水和消除环境污染具有重大的意义。
4、参考文献
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污水处理厂处理污水的新技术研究 篇6
【关键词】污水处理厂;污水;新技术
引言
通常而言,污水处理可分为三级,分别是一级处理、二级处理及三级处理[1]。一级处理主要是将污水中的悬浮状固体污染物清除干净,所得的污水并未达到排放标准。二级处理主要是将污水中的胶体状及有机污染物质清除干净,去除率高达90%以上,所得污水达到排放标准。三级处理主要是对一些难降解的有机物、磷、氮等可溶性无机物进行处理,常见方法有砂率法、离子交换法、生物脱氮除磷法等[2]。近年来,随着城市化进程的不断加快,城市污水排放量也日益增大,许多传统的污水处理技术已不能满足现阶段污水处理的要求。所以,必须不断提升污水处理的技术水平,提高污水处理的效率。
1.影响污水处理厂使用新技术的因素
1.1观念因素
一些污水处理厂对新技术的认识还不够深入,特别是对污水处理原理的理解仍较欠缺,加上思想观念较传统,害怕或不想去尝试新技术。观念的束缚,往往比其他因素带来的问题更难解决。假如污水处理厂的相关负责人不能及时更新观念,新技术将很难在污水处理中得到应用。
1.2资金因素
要想实现新技术在城市污水处理厂中的广泛应用,必须先更换污水处理设备,而每件设施或设备都需要大额的资金,这就要求污水处理厂有足够的资金投入。然而,我国的许多污水处理厂的资金力量并不雄厚,且融资也不理想,根本无力购买大批的先进设备,结果影响了新技术的应用。
1.3技术方面的因素
现阶段,尽管已有一些污水处理厂在使用新技术,但由于技术本身的成熟性及稳定性仍较欠缺,使新技术及新设备出现不能正常运转的局面。看到这些情况,许多原本打算尝试新技术的污水处理厂变得不敢前进,结果仍继续使用传统的污水处理技术,使新技术的应用受到阻滞,并可能发展为恶性循环,影响了污水处理的效果。
2.污水处理厂正在使用的新技术
2.1关于矿物质污水处理技术的分析
许多矿物质均具有处理污水的功效,常见的如硅藻土、膨润土、海泡石等[3]。一方面,这些矿物质本身的种类较多、储量丰富、价格也较便宜,其在污水处理中应用也较容易操作;另一方面,矿物质的污水处理效果较显著,很少或没有二次污染,利用率较高,是一种较有优势的技术。
比如,蒙脱石是膨润土的主要成分,其表面积较大,且层间夹杂着许多具有交换价值的无机阳离子,且能取得较好的吸附效果。与此同时,该成分的乳化作用也较好,且还具有较优越的亲和酸力与去污能力,能有效吸附污水成分中的铅、铬等重金属。又如沸石,其内部存在着大量的孔道与空穴,故其本身的内表面积也较大,开放性也较强。加热之后,不但不会破坏沸石的晶体架构,还会增大其内部空穴,促进其吸附能力的提升。此外,沸石还能有效吸附污水中的重金属及有毒离子,吸附力最高可达90%以上。所以,矿物质污水处理技术在污水处理中有着较好的发展前景。
2.2关于光催化技术的分析
研究发现,光催化技术也是一项处理污水的有效新技术。该技术主要是利用光催化的作用,使有机污染物或者无机污染物发生氧化还原反应,然后生成CO2、水和各种盐,以达到净化的目的。光催化技术所使用的原料主要有Cd3、TiO2及ZnO等,其中TiO2的去污效果最强。TiO2本身无毒性,且有较好的化学稳定性,遇到紫外光照射后会生成自由电子,活化了空气中的氧,并产生自由基与活性氧,因为这两者的反活性均较高,当遇到污染物时,便会发生氧化还原反应,从而起到去污的作用[4]。
2.3关于声波能污水处理技术的分析
该技术处理污染的原理是利用超声来降解污水中的污染物,包括化学污染物、有机污染物等。超声波污水处理技术对污染物的降解不强烈、速度较快,适合使用的范围也较多,既能单独使用,也能和其他技术共同使用,发展前景较好。
一系列疏密相间的纵波,便构成了超声波。通过液体介质,它能向四周扩散与传播,并在声波能量达到一定高度的时候将液相分子间的吸引力打破,产生空化核。在这样的条件下,在局部产生高温高压环境,实现超声空化,促使有机物发生水相燃烧、高温分解等反应,从而起到去污的作用。然而,该技术的应用与污水本身具有的粘性密切相关。假如污水的粘度太高,超声的降解效果会较弱,甚至不能产生空化核。所以,超声污水处理技术的应用是由污水的本身性质而决定的。在现实的使用用,还要注意调节污水的温度、酸碱度。一般而言,有助于有机物以中性分子的形态存在的酸碱度为最佳范畴;而温度则应保持在20℃以下,才是降解有机污染物的最佳温度。
3.总结
近年来,随着城市污水排放量的日益增大,城市污水处理厂面临的压力也逐渐加大。为了更有效地处理城市污水,一些新技术也在污水处理中得到了较好的应用,大大提高了城市污水的处理效率,污水处理厂的处理能力也得到了整体提升,使我国污水处理技术水平也向前迈了很大一步。然而,由于受到观念、资金及技术本身因素的制约,使新的污水处理技术在实际应用中受到了较大的影响与阻滞,在一定程度上影响了我国污水处理技术的创新进程。因此,必须有效解决上述原因导致的问题,并注意推动新技术的向前发展,以发挥新技术在处理污水中的效用,减少有害污水的排放,共同保护地球,构建和谐家园。
参考文献
[1]孔繁明,蒋景东.城市污水处理与污水回用的思考[J].才智,2011(09):53.
[2]王惠.水处理技术在污水处理中的意义及其前景[J].中国新技术新产品,2011(08):57.
[3]刘军.浅谈城市污水的处理技术[J].中国城市经济,2011(09):148.
数字信号处理技术的发展趋势分析 篇7
1 数字信号处理的技术特点及其重要性
数字信号的处理技术从根本上就是对数据的提取与转换。这些数据主要包括图片、视频、声音等, 通过数字信号转换技术转换成为人们常见的形式。由于其对温度、环境有着极强的稳定性。
首先, 数字信号处理技术具有速度高、准确度高的运算能力。数字信号处理技术的运算方法主要有硬件乘的法累加操作、流水线结构与哈弗结构、硬件的循环控制、特殊的寻址模式、外设丰富等。硬的件乘法累加操作指的是在一个指令周期里能够实现的一次乘法与一次加法, 特殊的寻址模式能够实现一般信号的处理操作与算法是, 数字信号处理技术拥有一组或者多组的独立DMA总线, 能够实现CPU的程序以及数据总线的同时工作, 实现了高达800Mbyte/s的速度。
其次, 数字信号处理技术具备庞大的数据通信功能。数字信号处理技术的数据通信功能主要体现在信号的扫描, 信号数字化, 信号的测探, 自适应呼叫, 质量分析, 声音信号处理及扩频技术等方面。
再次, 数字信号处理技术具备灵活的可编程操作性。数字信号处理拥有内置的RAM和ROM, 能够有效的拓展程序、数据及I/O空间, 同时允许ROM和RAM直接数据传送。可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级。
最后, 数字信号处理技术具有功耗低的设计特点。数字信号处理技术能够在省电状态下工作, 这样就有效的节约了能源。
此外, 数字信号的处理技术不但能够用数字的方法将数字和离散符号进行处理, 还能够把软件处理后的数字参数进行处理, 所以非常的灵活。
数字信号的处理技术的发展较快, 随着数字信号的处理技术的更新发展, 其销售价格也在呈现逐年降低的趋势。目前数字信号的处理技术的结构、总线与资源都渐趋标准化, 尤其是接口标准化方面。这些都给系统设计相关的工程技术人员创造了很大的契机, 先进的数字信号的处理技术将带来电子产品的新的市场竞争力和发展前景。
2 数字信号的处理技术的应用
当今社会, 通信技术在近年来不断革新, 快速发展。DSP在信息及信号处理方面得到广泛应用, 并逐步发展为一门新兴学科, 而在短波通信的领域中数字信号的处理技术主要的应用就是在信号的扫描, 信号数字化, 信号的测探, 自适应呼叫, 质量分析, 声音信号处理及扩频技术等方面。利用数字信号的处理模块, 通过模拟前边的射频信号处理后, 中频信号将会在输入数字信号之后对模块加以数字化处理, 最后输出数字化音频信号、数字化基带信号及AGC控制信号三个信号。其中音频的模拟信号会直接输出后提供给终端客户使用。
除上述在短波通信方面数字信号处理技术的应用外, 数字信号的处理技术还有很多其他领域的应用, 比如在测量仪表和测试仪器领域中的应用。数字信号的处理技术逐渐的取代了测量仪表中的高档的单片机。这样不但大幅度的提高了测量仪表的功能, 还提高了其档次。由于新型数字信号的处理技术具备庞大的内部资源, 简化了仪器上的硬件电路, 实现了测量仪表的测量速度、精确度。此外, 数字信号的处理技术还广泛的应用于助听器方面。因为传统助听器存在着诸多的缺陷和不足, 无法真正的满足广大听觉障碍患者的需求, 由于数字信号的处理技术在助听效果与性能方面非常好, 所以, 目前在数字信号的处理技术的基础上研发的数码助听器越来越受到人们的重视。
3 数字信号的处理技术发展趋势
当前, 随着数字信号的处理技术的不断更新, 不断发展, 其应用领域就像是个浩渺的宇宙, 人们对它的研究还远远没有结束。现在对数字信号的处理问题仍是值得思考的课题。随数字信号处理技术的不断进步及应用范围越来越广, 数字信号的处理器已经革新。经过半个世纪的不断发展, 数字信号处理技术不断更新发展, 占据了信息技术的主要地位, 就目前而言其发展趋势主要在于:
(1) 数字信号处理技术将会向更高的运算速度, 更低的功耗, 更小的几何尺寸方向发展。随着电子设备的个性化发展, 数字信号处理技术的运算的速率必然会提高, 功耗的降低才能同电子设备的发展同步。
(2) 数字信号处理技术向rDSP Core的微体系内核结构方向发展。
(3) 随着单片微型计算机 (MCU) 在现代视频会议中的核心作用, 通过MCU设备能够实现完整的网络视频会议。数字信号处理技术和单片微型计算机结合发展为数字信号处理技术的新方向
(4) 随着新型的数字信号处理技术的广泛应用, 对数字信号处理装备的编译器和高级的语言书写代码, 成为新一代数字信号处理技术的研究方向。
4 结语
综述所述, 数字信息化技术目前正在向更高速度、更强功能的方向发展, 其应用范围也将逐步扩大, 应用率也将继续增长。运算速度、功耗、内核结构、系统集成、与MCU结合等成为数字信息化技术的发展趋势。数字信息化技术将会更加专业化、标准化。相信随着数字信息化技术的发展, 随着数字信息化技术在短波通信、测试仪器及测量仪表等方面的运用, 将会给我们的生产生活带来更大的便利。
摘要:随着信息技术的发展, 计算机数字化已经成为时代的主流, 数字信号的处理技术应该是数字时代不可缺少的技术。因此数字信号的处理技术方面的研究一直都备受关注, 关于数字信号的应用十分广阔, 例如通信领域、图形图像技术领域、仪器仪表领域和PC领域等, 还有许多新的应用领域会在未来不断被发掘, 这无疑将数字信号的处理技术推到顶端。本文简要说明了当前数字信号的处理技术及发展趋势, 并举例说明, 最后展望了数字信号处理技术的发展前景。
关键词:数字信号,处理技术,应用,发展趋势
参考文献
[1]孙金林.数字信号处理技术的发展与思考[J].赤峰学院学报, 2011 (05) .
[2]李方慧.数字信号处理技术的新进展[M].北京理工大学出版社, 2010 (08) .
[3]杨春顺.数字信号处理技术在短波收信设备中的应用[J].舰船电子工程, 2012 (08) .
[4]陈金鹰.DSP技术及应用[M].北京机械工业出版社, 201 (111) .
数字信号处理技术的发展及其思考 篇8
1数字信号处理技术的基本概述
1.1数字信号处理技术的特点分析
对于数字信号处理技术其最为本质的就是对数据的转换以及提取, 也就是把信息从各种复杂的环境当中加以提取, 随之再进行对其转换, 从而能够成为方便于人识别的这样一种形式。在数字信号处理技术自身有着较为鲜明的特点, 其中最为主要的有高速度以及高准确率的运算能力。这一技术的主要运算方法便是通过流水线结构以及较为独特的寻扯模式等。在硬件乘法累加操作方面主要就是指在一个指令周期内进行实现一次乘法和一次加法, 而在实际的操作中其速度高达800Mb/s。另外就是这一技术有着稳定性的特点, 这一技术是采取二值逻辑所以在环境的适应能力方面相对较强。还能够在软件的作用下对处理的参数进行修改, 所以在灵活性方面也较强。
1.2数字信号处理技术的重要性分析
在当前的发展过程中, 由于新技术的进步, 对于现阶段的诸多领域的生产生活都起到了重要的作用, 而数字信号处理技术的发展也比较的迅速, 在销售价格方面也在不断的降低, 当前所采用的技术结构以及总线和资源都已经逐渐的形成标准化的趋势, 这将会给我国的电子产品这一行业带来新的竞争和发展, 也会促进我国的其它相关行业的进步。
2数字信号处理技术的实际应用及发展思考探究
2.1数字信号处理技术的实际应用探究
在当前的发展过程中, 数字信号处理技术的应用已经相当的广泛, 在各个领域都有着其技术的渗透, 其中在通信领域的应用就是一个有力的说明。通信技术的进步和变化是有目共睹的, 数字信号处理技术在信号和信息的处理方面有着重要的应用, 同时也已经形成了新的学科是当前无线系统主流发展的一个典范, 在这一领域起着重要的引导作用。例如通信扩频以及可视电话等, 都要在数字信号处理技术作用下才能够完成。
另外, 在图像图形技术的领域的应用也较为广泛, 它主要是在高品位的卫星广播以及有线电视等方面的应用。在DVD当中的活动图像压缩以及解压技术和所用MPEG2编码和译码器也有着相应的应用。在数字信号处理技术的应用下在处理信息的功能以及速度上有了很大的提高, 这些活动影像的解压技术正在科技的不断进步中快速的发展进步。
数字信号处理技术在仪器仪表的领域当中也有着应用, 在测试仪器和测量仪器的领域已经对数字信号处理技术有了应用, 并且在高档单片机有着被取代的取向, 把数字信号处理技术在开发测量仪表以及测试仪器当中进行应用能够有效的对产品的档次得以提高, 在最新的数字信号处理技术的内在资源较为丰富, 这样就能够使得仪器仪表上的硬件电路得以简化, 从而在精度以及指标方面得以实现。通过对数字信号处理技术芯片对产品进行发掘也能够在很大的程度上对其指标含量得以有效的提高。
数字信号处理技术在全新的数码助听器中以及汽车电子系统中都有着应用, 其中传统的助听器由于有着诸多不足不能够有效的对实际情况得以满足。数字信号处理技术的处理功能较强, 能够有效的使得听障患者在听觉方面得到较大程度上的改变, 在全数码的助听器中最为重要的就是数字信号处理, 它能够灵活有效的对系统频率响应输出以及输入。而在汽车电子系统中的应用主要就是在数字信号处理技术基础上能够对毫米波雷达以及红外线测试等设备的性能得意有效的提高, 从而对汽车的安全系数也得到了很大程度的提高。
最后就是在PC领域中的实际应用, 从当前的发展情况来看, 可编程多媒体数字信号处理技术在PC领域产品当中有着主流发展的位置, 将高速的通信技术和MPEG图像技术得以有效的联系能够有效的实现高品位音频以及视频形式的计算机数据间的实时交换。
2.2数字信号处理技术的发展思考探究
在当前的数字信号处理技术的发展过程中, 还有着很大的进步空间, 人们对这一领域的研究还有着很大的不足, 在其数字信号处理技术的不断革新基础上, 所涉及的范围也已经愈来愈广泛, 从现阶段的发展趋势来看数字信号处理技术还会想着更高的运算速度进行迈进, 也会朝着低功耗和小尺寸的方向进行发展。而当前的数字信号处理技术的开发程度还远远不够, 对于其中所出现的问题也需要我们认真的思考, 从应用的情况来看, 在今后很长的时间内这一技术将会成为一个主流, SFMD也将会是被数字信号处理技术广泛应用的技术, 在新型的数字信号处理技术的逐步改善的过程当中代码兼容性体现出的重要性也会愈加的显著。同时在我国的科学创新的新发展时代, 第二代的数字信号处理技术将会对互补金属氧化物半导体技术进行有机的融合, 同时扩大数字信号处理技术的存储量, 这样也会在很大的程度上对其处理的速度以及精确度得以高效的提升。
3结语
总而言之, 随着我国的科学技术不断的发展以及更新, 数字信号处理技术将会得到更有效率的发展, 在功能以及性能方面也将会得到大幅度的提升, 对于数字信号处理技术的发展来说是永无止境的, 它将承载着人类发展的希望继续的向前迈进。
摘要:当前我国的科学技术正处在不断发展阶段, 一些较为先进的技术已经在人们的生活中得到了广泛应用, 其中数字信号处理技术在这一进步中就表现的较为突出。数字信号处理技术是当前数字化时代的一个比较重要的技术, 它主要就是将视频以及图片和声音等进行模拟信息转换成数字信息的一种技术, 。本文主要就是对这一数字信号的处理技术的发展现状进行深入的分析研究, 希望通过此次的努力能够对实际起到一定的指导作用。
关键词:数字信号处理,技术,发展
参考文献
[1]蔡成林, 吴海燕, 杨玲.数字信号处理教学改革的研究与探索[J].湖南人文科技学院学报, 2011 (02) .
[2]吴凤霞, 王明皓, 唐红.无源定位跟踪滤波算法研究及仿真分析[J].飞机设计, 2011 (03) .
信号处理技术论文 篇9
1 过采样技术及理论
所谓过采样就是指对接收来的信号以高于波特率的速率进行采样。它以高于Nyquist的速率对输入的信号进行采样, 在总功率一定的情况下, 信号采样量化理论是可知的。如果输入信号的最小幅度比量化器的量化阶梯要大, 而且输入信号的振幅分布随机, 那么无论采样频率如何变化, 那量化噪声的总功率是保持不变的, 也就是一个常数。过采样技术是帮助通信信号保持循环平稳输送的关键所在, 经过采样, 接收到的通信信号就具备了循环性和稳定性, 不仅可以及时反映信号统计量的变化情况, 也及时弥补了在处理平稳信号时的不足之处, 因此, 过采样技术普遍用于处理通信信号。
2 过采样技术在通信信号处理中的应用
2.1 系统盲均衡及盲辨识
在数字通信系统和无线通信中, 克服码间干扰的传统方法是依据信道的先验知识或是发送训练序列去实现信道的辨别及均衡。然而当获取训练序列不现实或是成本过高时, 一般就采用盲均衡和盲辨识的方法。如今, 人们开始集中研究把二阶段循环统计量运用到盲均衡和盲辨识上, 这是因为相比非循环平稳信号的处理方法, 循环平稳信号的处理方式不仅能具备更好的抗拒噪声干扰和抑制能力, 而且可以信号的相位信息。循环平稳信号的二循环累积量就可以识别非最小相位的系统, 不仅计算量大大降低而且收敛速度快。然而, 这种方法要牺牲系统的信噪, 降低信道容量。另外的方法就是基于过采样技术的算法了, 主要是在原先的算法上添加过采样, 使接收的通信信号中的传输信道信息更详尽, 提高了信道利用率, 降低了稳态误差。
2.2 调制信号的识别及分类
所谓通信信号的调制信号的识别与分类是指根据收到的信号, 确定好输送信号的调制方式及与此相关的调制参数, 为通信信号进一步的分析提供依据。如今人们运用过采样技术对调制信号进行识别和分类, 二阶和四阶循环累积累量是识别和分类调制信号的主要方法。由于循环累积量随调制方式的通信信号不同而不同, 所以我们有必要先采样接收到的信号, 然后分析信号的功率谱, 进一步确定信号的载波频率及循环频率, 从而最终确定通信信号的调制手段及调制参数。
2.3 检测信号
当通信环境比较复杂时, 一般是在低信噪比下, 对着有强背景噪声的微弱信号进行信号的检测。这对于传统的能量检测方法是无法做到的, 甚至有时要检测的信号被背景噪声淹没。然而过采样的信号检测方法会根据信号特性完成信息处理, 并且过采样的信号具有循环性和平稳性, 噪声的三阶以及以上的循环平稳信息量都可以归结为零, 且噪声的影响极小, 所以即使在复杂的通信环境中进行信号检测也会达到理想的性能。正是因为过采样的通信信号系统检测算法能在最大程度上提高信号处理算法的精确度, 缩短运算时间, 提高计算效率。目前, 过采样技术主要用于检测工厂机器的故障、生物医学信号以及微弱阵列感应信号。
2.4 处理雷达信号
现代的雷达接收机要求实现越来越宽的输入宽带、越来越高的灵敏度以及分辨率、数字化的信息处理技术和多信号信号处理能力, 以高质量地完成雷达信号的接收任务。在雷达实际的信号环境下, 接收机频带的信号频率不计其数, 杂波及一些其他的干扰信号频率也被接收机接收。因此雷达接收机为了能检测到微小的信号, 保持较小的虚警概率, 这就要求接收机必须具有相对较大的动态范围, 以保持工作正常。在接收端运用采样技术把雷达信号转变为循环平稳的信号, 另外, 经过过采样处理后, 接收端接收的信息量会增多, 所以从雷达信号中可以获得更多有价值的信息。除此之外, 循环平稳的信号处理还有抑制雷达信号的乘性噪声和加性噪声的作用, 所以经过采样技术收集的雷达信号更实用。
3 结语
随着现代通信技术的发展, 研究人员开始逐步意识到通信信号自身所具备的的循环平稳性, 发现根据信号平稳循环性这一特点达到实现算法简化、提高噪音比的功效, 实用价值很高。所以在如今的通信信号的处理过程中, 循环平稳信号成为关注点。其中作为循环平稳信号处理的关键所在——过采样技术, 必将得到更多的重视, 获得长足发展。
参考文献
[1]张晓琴, 张立毅.过采样技术在通信信号处理中应用[J].山西电子科技, 2013 (4) :15
[2]张丽君.过采样技术及其在生物医学信号检测中的应用[J].天津大学, 2008 (5) :1
信号处理技术论文 篇10
超宽带雷达在透视探测方面有较大的优势。超宽带透视系统技术是一种全新的探测技术,它通过发射纳秒量级的超宽带信号探测目标,用雷达原理测距,通过检测目标回波来判断目标的存在。
超宽带透视雷达是否可以有效应用,不仅取决于硬件系统的实现,同时取决于信号处理技术。作为一个跨接硬件与应用的桥梁,信号处理技术无论是对系统设计师还是对应用工程师都十分重要。超宽带透视雷达系统面向应用的信号处理包括目标检测、成像、识别和介质分层。
1 基于数据的能量和数学特征的杂波抑制方法
基于图像处理技术的杂波抑制算法只是将非目标成份所在的位置点进行处理,而经过杂波抑制后的图像的矩阵大小不变,用此图像矩阵进行后续的目标检测和图像重建算法时,数据量仍然很大,增加了算法的复杂度。因此,本文从回波数据的能量和数学特征的角度出发,提出了一种新的杂波抑制方法,该方法最大的优点在于能够实现杂波抑制的同时,减少图像的矩阵维数。
具体实现步骤与分析如下:
1)对超宽带透视雷达原始B-s can数据作去除杂波的处理,用均值法去背景杂波,其数学表达式:
其中,M, N分别是B-scan数据的总行数与总列数,xi (i=1,…,M)表示处理前数据,表示处理后的数据。
2)对去除背景杂波后的数据进行低通滤波。
通过均值法去背景后使界面强回波等杂波成分得到了很大抑制,为进一步加强目标曲线特征,对均值法去背景后的图像进行低通滤波,在处理实测数据时所选滤波器冲击响应函数如下:
3)对除去杂波和低通滤波后的B-s can数据,计算每列数据的能量(也就是每个A-scan数据的能量),并将各列的能量做归一化处理。
4)对去除杂波和低通滤波后的B-s can数据,计算每行数据的方差,并将各行数据的方差作归一化处理。
5)设定一个针对归一化A-s can能量的门限值与一个针对归一化方差的门限值,对计算出的各个归一化能量与归一化方差进行判断,记下满足归一化A-scan能量大于及归一化方差大于这一条件的列与行,同时位于这些列与行上的数据即为判断出的目标回波数据,这样就确定了目标回波数据在整个回波数据中的分布区域。
6)删除非目标回波数据所在的行与列。
7)将提取出目标回波行列范围的图像进行边缘轮廓处理,突出目标回波的边缘轮廓,使目标回波更加清晰。
2 实测数据处理
本文用于处理的实测数据有两组,都来自国外人道主义反雷技术研究中心,其相关参数分别描述如下:
超宽带透视雷达为冲激型透视雷达,工作频率为1GHz,等效采样频率为40GHz,采样所得的一个B-scan包括98个A-scan,每个A-s can记录512个数据点,相邻两个A-s can间间隔为lcm。目标为一个LI11-RTV地雷,直径8cm,高度3.5cm,埋于地下大约10cm深。
数据处理结果的有关图像如图1至图4所示,横坐标代表雷达移动的水平位置,纵坐标表示采样点数。
3 数据处理结果分析
图1是将超宽带雷达扫描得到的后缀为.DTC的文件直接转化为MATLAB中的矩阵表示的灰度图像,图2是用均值法去除背景后的图像,从中可以看出效果并不理想,虽然去除了部分地表杂波,但也引入了一些人为的干扰。
图3是用基于图像处理技术的杂波抑制法去除杂波后的图像,此方法在对非目标成份的点进行处理时,不能直接去除该点,只能将非目标点的灰度值设为平均值,这样就得到了主观视觉上比较清楚的目标回波曲线。这种方法虽然可以达到比较理想的杂波抑制效果,但是处理后的图像的矩阵维数仍然很大,用此图像进行后续的目标检测和图像重建算法时,数据运算量太大,会增加算法的复杂度[6]。图4是用基于能量和数学特征的方法去除杂波后的图像,该方法直接提取出目标所在的行与列,删除非目标存在的行与列,此杂波抑制方法不仅能够抑制杂波,而且能够有效地减少灰度图像的矩阵维数。
基于图像处理技术的杂波抑制方法是用二值分割法分别找出地表回波和非目标成份所在的位置点,再返回原始图像对这些点进行处理。在这种处理方法中,只有均值法去背景可降低随机噪声的方差,提高信噪比。而基于回波数据能量和数学特征的杂波抑制方法,在均值法去背景后又进行了低通滤波,由于超宽带透视雷达回波图像中,噪声相对目标回波来说属于高频分量,这种传统的滤波技术可以较好地滤除随机噪声,所以可以比基于图像处理技术的杂波抑制方法更好地提高信噪比。基于回波数据能量和数学特征的杂波抑制方法最大的优点还在于能够较好地抑制噪声和杂波的同时,有效地减少运算数据量,可以简化后续的图像重建等算法。在对实测数据进行处理中,基于能量和数学特征去除杂波的方法将表示回波图像的矩阵从512X294减至287X221维,其中目标回波数据量占总数据量的比例从9.29%提高至15.67%。
参考文献
[1]孔令讲.浅地层探地雷达信号处理算法的研究, 电子科技大学博士论文.2003.
城市污水处理技术 篇11
关键词:污水处理;技术开发
中图分类号: TU992.3 文献标识码: A 文章编号: 1674-0432(2013)-12-91-1
1 城市污水处理的现状及存在的问题
1.1 分期建设,分期运行
小区的污水处理站应该分阶段施工,分期建设。工程分期实施时,在每阶段遇到实际情况及问题就可以及时做出调整。所以小区的污水处理系统也应该分期建设,建设与设计同步、同时运行。可以避免一次性的投资使前期设计与后期建设不符造成的财力,人力的浪费。
1.2 入住率的运行成本
所有的楼盘开发都很难保证建设完成后在短期内入住率达到设计居住人口,相应的污水处理系统在短时期内的处理水量也就不可能达到设计水量。因此,在选择过程中,应根据实际处理的污水处理过程,降低运营成本。
1.3 投标报价的评估
污水处理工程的投资一般都是由几个部分组成,包括下水管道,化粪池,土方工程,土建工程,设备及安装工程。厂家往往会遗漏报价土方工程,导致整体项目投资估算不准确。需要确保供应商清楚地提出土方工程、土木工程的范围。不能在投标中只报出土建工程,在施工过程中又提出土方工程等问题。
1.4 经营成本
污水处理设备的运行成本决定未来处理系统是否都可以正常运行。在过去的几年中,很多技术由于运行成本过高,导致运行不畅,最终导致系统被关闭。
1.5 配套项目投资
污水处理系统由污水管线和处理设备装置两部分构成。在这个过程中,投标单位往往只考虑加工设备和设备安装的成本,没有考虑到污水管线投资,但对于投资者来说每一部分的投资都将影响住宅发展项目的结果。所以在选择工艺的过程中一定不能仅仅以设备投资的高低来评价工程投资的高低。
1.6 处理系统
二次污染是我们在确定污水处理工艺时要考虑的一个重要因素。污水处理系统发出的噪声,污水散发的气味,污水处理站对小区美化的影响,在污泥处理过程中可能出现的二次污染问题等,这些都可能会造成物业与业主之间的纠纷。
1.7 对小区空间的合理利用
在方法选择的过程中应避免占用更大空间。比如地下室属于可用空间,可以选择在绿地下建设管道等系统,能有效利用空间。而处理水能就近作为绿化用水,节省了水资源。
2 污水处理方法
2.1 物理处理方法
2.1.1 网格法 可分为手工清洗的格栅(适用于小型和中型的城市污水处理厂)和机械清洗的格栅(适用于大型城市污水处理厂)。
2.1.2筛网法 筛网沉淀,可相当于初沉池的效果。
2.1.3 过滤 指用具有孔隙的介质过滤颗粒,如石英砂,截留水中的杂质使水变得清澈。
2.1.4 离心分离法 离心分离法主要是将水中悬浮物和水分离开,主要是靠二者之间的密度不同而实现的,主要设备有:离心机,水力旋流器,旋流池等。
2.1.5 沉淀法 废水初级沉淀,生物处理设备前二次沉淀和污泥处理阶段前的沉淀。
2.1.6浮上法 主要用于颗粒径比较小,难以用沉淀法去除,主要用电解浮上法。
2.2 生物处理方法
污水生物处理方法主要是将微生物分解出来的酶,氧化分解有机物,使污水得到净化。其中细菌发挥主要作用,细菌可以直接吸收的水溶性有机物质,此外胶体和固体吸附在菌体上,菌细胞分泌出的胞外酶分解出的可溶性物质,再次被细菌吸收。
2.3 化学处理方法
中和法:化学混凝法,化学沉淀法,氧化还原法。
2.4 城市污水处理的模式
2.4.1 粉末活性炭 吸附技术在废水处理中使用粉末活性炭大约有70年的历史。由于美国首次使用的粉状活性炭去除氯酚产生的气味,活性炭已成为去除水中色嗅味及有机体的有效方法之一。国外对粉状活性炭吸附性能的大量研究表明:粉末活性炭对氯苯酚,二氯苯酚,农药含有有机化合物,三氯甲烷前体,以及消毒副产物三氯乙酸,二氯乙酸和卤乙腈等均有很好的吸附作用,可用于提高污水处理厂出水水质。
2.4.2 曝气生物滤池法 该方法是一个浸没式生物滤器,通过硝化和反硝化的方式使水质变清洁,它的容量比活性污泥法高很多,可以实现非常高的排放水质标准。目前,城市污水处理,活性污泥法是应用最广泛的一种方法,但其恶臭污泥问题持续发作,你可以尝试污泥填埋从而得到有机肥。
3 总结
城市居住区污水处理站,以防止居民区的水污染以及对水环境的保护而产生了积极的作用。尽管集中式水处理模式是未来的发展趋势,但是分散式的处理模式还是会存在我国很长一段时间,因此应高度重视其技术发展和设备的开发,以适应现在的社会需求。
参考文献
[1] 郭静,张大群.厌氧序批式活性污泥法(ASBR)特性分析[J].给水排水,1997(4).
[2] 曹瑞钰,顾国维,黄菊文,胡国林,张克勤.组合式生活污水处理设备的发展与分析. 中国给水排水,1997(4).
毫米波导引头信号处理技术探究 篇12
1 正交双通道信号的获取方法
根据奈奎斯特采样定理, 采样信号的频率fs要比信号截止频率fH高两倍以上, 将数字化信号恢复为原有模拟信号。在采集中频信号时, 若运用奈奎斯特采样定理会造成采样频率过高, 无法实现信号转换, 故使用带通采样定理来完成采样, 即将带通连续时间信号s (t) 频率范围限制在高频截止频率fH和低频截止频率fL内, 则信号带宽B=fH-fL。
通过带通采样之后, 根据公式:
偶数n可获得I路基带信号
2 单脉冲测角技术
精确的制导技术, 对于雷达的要求很高, 不仅能够测出目标距离, 还能够测出目标方位角、俯仰角。因此, 对于接收支路要求不高的双平面振幅、差式单脉冲雷达得到了广泛深刻的应用。系统通过四喇叭馈电天线、和差器、三个通道, 当目标处于轴线上的时候, 差信号等于0, 当其偏离轴线的位移不断增加时, 差信号幅度也随之增加。当其从中心轴一侧转至另一侧之时, 此时的差信号相位也相应改变。对于四喇叭所输出总和而言, 无疑提供了相应的参考信号, 借助于角误差检波器, 可以根据差信号相位的改变, 对角误差方向加以明确。就和信号而言, 不仅可以作为基准信号, 还可对目标进行检测, 对目标的距离、速度等加以检测, 对于差信号而言, 将会被用于对目标的角误差加以测量。
单脉冲测角方法包括两种:一是相位测角方法, 二是幅度测角方法。具体工程实践过程中, 往往需对幅度、相位加以补偿。在单脉冲测角方案之中, 并非是由一个发生脉冲所构成, 往往需要4个, 这4个脉冲通常需要由同一个脉冲发生器发出, 这样才能将其称之为单脉冲测角。为了产生相应的俯仰角差信号, 可采用波束差信号A-D、B-C共同获取俯仰差信号Δel, 通过和波数信号A+D、B+C可以对方位差信号Δaz加以计算, 再利用和波束信号对和通道信号Σ加以计算。对方位加以仿真, 分别获取天线方向图、目标不同角度的差信号幅度图、和通道幅度图, 其中, 天线方向图适用于俯仰、方位, 差通道、和通道进行比幅操作得到比值, 获取目标所在角度, 实现角跟踪。对于单脉冲测角系统而言, 通过将和差通道的幅度、相位分别加以测量, 利用公式即可对角误差进行计算。该过程所需要的计算量较大, 而且对于系统的动态范围具有相当严格的要求。将和、差信号分别分解为同相、正交两大部分, 借助于和差通道的正交解调, 对角误差加以提取。和差通道的中频信号借助于正交解调之后, 成功地转换为中频信号, 再利用A/D变换器成功地将其转换成为数字信号。根据公式:
当和差通道的相移不超过±90°时, 对于角误差而言, 其极性判断并不会受到影响, 而且, 不会对角误差的大小造成影响, 由此可见, 从和、差通道相具有不同的频特性这一视角出发, 上述角误差的计算公式还是具有很强的适用性的。在理想的状态下, 角误差与目标之间的偏角会呈现S形曲线, 即角误差、目标偏角之间的关系曲线呈S型。
3 测角的影响因素与校正方法
在实际系统之中, 天馈系统所形成的和差三路信号, 其器件存在很大的不同, 不仅如此, 后续的三通道还可能出现幅相差异或不一致等情况, 如此都会对引发高、中频幅相误差。而此类误差的存在, 会对角误差的策略带来不同程度的影响, 因此, 有必要对测角的影响因素加以分析。
3.1 高频幅度的不平衡所带来的影响
当高频幅度存在不平衡时, 此时等信号轴、天线中心轴两大方向不会再重合, 并出现了一个偏差角度Φ, 当输出角的误差是0时, 瞄准轴所对应的不是目标, 并出现了瞄准误差, 此时, 往往需要对天馈系统元件进行调整, 确保高频幅度的误差保持在指标的范围之内。
3.2 高频相位误差所带来的影响
对于高频相位误差而言, 其主要是由于馈源的结构与微波电路之间不对称, 致使两大波束在系统中所通过路径不同, 继而引发的相位差。对于高频相差而言, 可将其作为系统所固有的误差, 即使天线中心轴与目标完全重合, 所输出角误差信号也不会是0, 因而导致跟踪精度降低。
3.3 中频幅度不平衡所带来的影响
由于中频幅度的不平衡, 可能会导致角误差的曲线斜率出现大幅改变, 如果角误差的斜率减小, 会导致跟踪速度迅速减慢。
3.4 中频相差所带来的影响
中频相差会导致零度附近部分所输出的角误差值符号迅速改变, 并导致导引头朝着相反的方向对目标进行跟踪。
对于高频幅相不平衡等问题而言, 通常很难通过信号的处理加以校正, 往往需要确保天馈指标在设计过程中能够保持幅相的统一性。而对于中频幅相误差而言, 可以借助于信号处理加以校正, 可采用如下校正方法, 即前端输入法。借助于功分波导, 将1路信号分为2路, 并由高频前端成功地馈入和差通道之中。经前端、接收机、采集、处理之后, 获取两通道之间的幅度比、相位差, 再对功分波导的幅度比、相位差进行测量, 则两通道幅度比、相位差可通过处理前后的幅度比之比、相位差之差进行计算, 在角误差计算之前, 先将中频幅度误差、相位差去除, 再加以处理。
摘要:近些年来, 关于毫米波导引头的理论研究日趋发展和成熟, 并已成功进入了工程应用领域研究阶段。笔者根据多年工程实际项目研究经验, 对毫米波导引头信号处理的关键技术进行了研究。
关键词:毫米波导引头,信号处理,目标识别
参考文献
[1]李世忠, 李相平, 李亚昆, 张刚.毫米波导引头的技术特点及发展趋势[J].制导与引信, 2010, 28 (01) :11-17.