[发明专利]一种基于熵值分析的声表面波谐振器有效激励检测方法

说明书

本发明公开了一种基于熵值分析的声表面波谐振器有效激励检测方法，包括如下步骤：步骤1，对接收到的回波信号进行分段，并计算分段熵能量；步骤2，取各分段熵能量的极小值点构成极值曲线；步骤3，判断极值曲线的最小值之后是否存在单调上升的趋势段；步骤4，对该趋势段进行线性拟合得到拟合直线的斜率；步骤5，通过拟合直线斜率值是否在阈值范围来确定SAWR是否受到有效激励及其回波信号是否有效。本发明可用于谐振式声表面波传感器的回波信号检测，以提高查询速度从而提高系统测试速度。

技术领域

本发明涉及信号检测领域，具体涉及一种基于熵值分析的声表面波谐振器有效激励检测方法。

背景技术

谐振式声表面波传感器的工作原理是被测量引起声表面波谐振器(SAWR)谐振频率的偏移，通过检测SAWR谐振频率偏移量来间接得到被测量。由于SAWR的频率响应特性类似窄带带通滤波器，只有激励频率接近谐振频率才能有较强的回波信号，而工作中SAWR谐振频率是随被测量动态变化的，因此谐振式声表面波传感器工作中，需要以扫频方式不断对SAWR进行激励，采集对应回波信号并进行频谱分析，通过谐振频率查询和估算来得到谐振频率的偏移量进而得到被测量。为了实现快速查询目的，首先需要对SAWR的回波信号进行预判断以确定当前激励信号频率是否接近SAWR的谐振点，也即当前激励是否为有效激励，处理中仅对有效激励的回波信号进行频谱估计，从而加快谐振式声表面波传感器的解调速度。目前对SAWR有效激励检测主要有回波幅值法和频谱能量法，即当回波信号幅值或频谱能量大于设定的阈值时则认为此时谐振器受到有效激励，否则认为此时的查询信号频率不在谐振器的工作带宽中，为无效激励。因谐振式声表面波传感器整个查询过程采用无线的方式，SAWR回波信号持续时间和强弱与谐振器的Q值相关，回波信号在空气信道中成衰减态势传播，会使接收到信号更弱，同时也容易受到其他射频信号干扰，这导致按照上述方法来检测则会造成许多误判或漏判。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于熵值分析的声表面波谐振器有效激励检测方法，针对现有声表面波谐振器回波信号检测方法存在漏判、误判等的问题，根据回波信号的固有特点，提出了一种基于熵能量和斜率法的表面波谐振器回波信号检测算法。

实现上述目的的一种技术方案是：一种基于熵值分析的声表面波谐振器有效激励检测方法，用于进行谐振式声表面波传感器的回波信号有效性检测，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，对接收到的回波信号进行分段，并计算分段熵能量；

步骤2，取各分段熵能量的极小值点构成极值曲线；

步骤3，判断极值曲线的最小值之后是否存在单调上升的趋势段；

步骤4，对该趋势段进行线性拟合得到拟合直线的斜率；

步骤5，通过拟合直线斜率值是否在阈值范围来确定SAWR是否受到有效激励及其回波信号是否有效。

进一步的，步骤1中对回波信号进行分段并计算分段熵能量的方法为：

步骤1.1，利用回波信号的连续两个过零点对信号进行分段；

步骤1.2，根据熵能量的定义计算分段信号的熵能量。

进一步的，，步骤2中取各分段熵能量的极小值点构成极值曲线的方法为：

步骤2.1，取分段熵能量的极小值点及对应的段序号；

步骤2.2，如果某分段信号熵能量无极小值点，则通过相邻的两个极小值插值代替。

进一步的，步骤3中极值曲线上的单调上升的趋势段是指极值曲线的最小值之后的一段曲线的变化趋势，步骤4中拟合直线斜率是指对极值曲线趋势段中的最小值和最小值之后的最大值之间的数据进行最小二乘线性拟合得到。

进一步的，步骤5中所述阈值范围为与谐振器带宽指标关联的一个取值范围，通过机器学习自动确定和调整。