除了幅度之外,我还能从这个信号中获得更多信息吗?

信息处理 matlab
2022-02-16 13:17:35

首先介绍一下背景。我正在研究一种在线圈上产生脉冲的金属探测器。如果线圈孔径内存在金属,则脉冲信号会受到影响。此链接提供有关脉冲感应金属探测器的更多信息理想的信号如下所示:

在此处输入图像描述

金属检测依赖于反电动势,信号在脉冲后恢复。我正在设计一种去除信号所有方面的设计,除了这个“恢复曲线”方面。在 MATLAB 中,有金属和无金属时的恢复曲线之间有一个明确的定义:

在此处输入图像描述

目前,我正在计算多条曲线上整个“恢复曲线”的平均值(读取 50 条曲线,然后计算曲线中每个点的平均值)以创建平均代表曲线,然后将曲线变为只是一个数字,即 50 条曲线的平均单个值。这是 4 种不同金属件的许多恢复曲线。

在此处输入图像描述

这是我计算每个金属件的平均值 50 以创建一条代表性曲线时:

在此处输入图像描述

然后我将曲线变成一个数字,如果它超过设定的阈值,则认为存在金属。实际上,我将 50 条曲线的平均值转换为单个幅度,然后将其与无金属参考值进行比较。

虽然这可行,但我觉得可以进行更好的比较。我希望能够生成无金属存在的“恢复曲线”的轮廓,然后将后续曲线与我的参考曲线进行比较。目前我只是使用单个幅度和一个比较器来比较我的参考曲线。我可以使用其他技术进行更详细的比较吗?

因为曲线的形状会发生变化,即初始斜率可能会更陡,信号的拐点会变得更圆等。我可以使用任何技术或滤波器来更准确地描绘曲线的形状并比较形状而只是平均幅度?我在 DSP 方面完全是新手,所以如果我能得到一些指导,我将不胜感激。

谢谢。

2个回答

有很多答案——看看金属外壳和非金属外壳有什么不同,并尝试进行一些信号处理,以便最好地区分它们。

我怀疑会很好地工作的事情是在脉冲变为负数时立即启动时钟(可能根据发射器时序,如果这可靠的话)。捕获峰高,然后对整个响应的面积随时间积分。该峰面积比应该非常指示金属的存在。

我的直觉是,整体响应的峰值与积分的比率应该比积分的实际值更具指示性——但如果脉冲足够重复,那么这个积分可能就足够了。如果您想沿着这条路走下去,请务必尝试在每个不同的范围内检测您可能关心的每一件不同的事情。

通过短时间积分并将该数字与较长时间跨度的积分进行比较来捕获峰值可能更可靠。

继续朝这个方向发展,如果您要随着时间的推移对脉冲进行积分并查看所得积分脉冲的形状,它应该非常能说明正在发生的事情。再次,我的直觉是您想查看比率 - 我会将积分脉冲标准化为其最终值。它达到其最终值的 1/4、1/2、3/4 等的点应该很能说明问题。

因为曲线的形状会发生变化,即初始斜率可能会更陡,信号的拐点会变得更圆等。我可以使用任何技术或滤波器来更准确地描绘曲线的形状并比较形状而只是平均幅度?

执行此操作的一般方法是将曲线视为向量,然后评估其与参考向量(或更多)的距离。

这非常接近最近邻分类的工作方式。

您将需要获取结果“金属”的条曲线和结果“无金属”(或“其他可检测金属”)的这些是个“列”向量(所以其中是信号的长度)。然后,您导出两个单独的平均值(或“质心”),这为您提供了两个参考信号。给定第三个信号(构成质心的信号中没有遇到的新测量值),您只需获取它到两个质心的距离,然后通过获取属于最近的参考信号。NNNK×1K

事实上,您很可能必须使用最近邻分类器之类的东西来解释属于相同结果的曲线轮廓之间的变化。如果您想校准检测器以在特定条件下工作,拥有这样的功能会很有用。

但是请注意,曲线衰减的速率是金属量、金属的方向和到线圈的距离、外部场以及(如果适用)线圈和目标之间的相对速度(如果它们正在移动)的函数。无论如何,线圈都会以这条标准曲线做出响应,这些曲线将被这些因素“调制”。所以,是的,你可以从曲线的时间演变中获得更多信息,但你必须清楚你到底在追求什么,以及这种现象如何影响你正在测量的东西。

希望这可以帮助。