Page 156 - 《应用声学》2025年第3期
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分布。DEMON 谱分析结果和 VMD-DEMON 谱分
0.5 析结果如图 6 所示,可知 VMD-DEMON 法不仅得
到了能量较高的200 Hz 边带频率,还得到了能量较
f m
0.4
低的400 Hz边带频率。
ࣨए 0.3 f m ηՂˁᣒฉԯҫᄊ۫ڏ
5
0.2
ࣨए 0
0.1
0 -5
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
ᮠဋ/Hz ᫎ/s
(a) DEMON៨ ҫК-18 dBᰴளᄇ٪ܦᄊ۫ڏ
50
6
ࣨए
5 0
4 -50 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
ࣨए/10 -10 3 f m f m ᫎ/s
2 图 5 仿真信号
Fig. 5 Simulate signals
1
DEMON៨ڏ
1.0
0 f m
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0.8
ᮠဋ/Hz ࣨए 0.6
(b) VMD-DEMON៨ 0.4
0.2
图 4 样本 DEMON 谱 0 0 400 800 1200 1600 2000
Fig. 4 DEMON spectrum of sample ᮠဋ/Hz
VMD-DEMON៨ڏ
1.5
3.3 算法抗噪性能分析 f m
f m
1.0
为了验证 VMD-DEMON 谱分析在强舰船干 ࣨए
0.5
扰下的抗噪性,进行了仿真实验。模拟UUV高频辐
射噪声边带调制线谱,并添加一定强度的高斯白噪 0 0 400 800 1200 1600 2000
ᮠဋ/Hz
声,仿真信号如下:
图 6 DEMON 谱分析结果
t)
s = sin(ω PWM t) + (0.4 sin(ω s t) + 0.8 sin(ω m 1 Fig. 6 DEMON spectrum analysis result
t)) · sin(ω PWM t) + n(t), (9)
+ 0.6 sin(ω m 2
为检验本文方法在低信噪比条件下的抗噪能
= 力,加入一定信噪比的高斯白噪声进行验证,观
其中,ω = 2πf,f PWM 是 PWM 开关频率,f m 1
= 2f s p 代表边带频率。设置 f s 为 20 Hz, 察是否能在一定噪声干扰下检测出仿真信号的线
f s p、f m 2
电机极数为 10,f PWM 为 15 kHz, 采样频率为 谱频率。每一信噪比做 100 次蒙特卡洛仿真实验
256 kHz。 计算判决概率,得到结果如图 7 所示。如图 7(a) 所
仿真一段时长为 0.1 s的带噪信号,处理频带为 示,对于能量较高的 200 Hz 边带频率,其判决概率
10∼30 kHz,带宽内信噪比为 −18 dB,仿真信号的 在 −21 ∼ −16 dB 范围内 VMD-DEMON 谱均优于
原始波形和加入噪声后时域图如图 5 所示。对其进 DEMON 谱分析;如图 7(b) 所示,对于能量较低的
行VMD,参数α设置为1000,分解次数K 为4,迭代 400 Hz 边带频率,在判决概率达到 75% 的情况下,
停止误差 ε 为 10 −6 ,所有模态中心频率设定为均匀 提升3 dB。