• 제목/요약/키워드: Time-Frequency Signal Analysis

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음향방출신호에 대한 이산웨이블릿 변환기법의 적용 (Application of Technique Discrete Wavelet Transform for Acoustic Emission Signals)

  • 박재준;김면수;김민수;김진승;백관현;송영철;김성홍;권동진
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2000년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.585-591
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    • 2000
  • The wavelet transform is the most recent technique for processing signals with time-varying spectra. In this paper, the wavelet transform is utilized to improved the assessment and multi-resolution analysis of acoustic emission signals generating in partial discharge. This paper especially deals with the assessment of process statistical parameter using the features extracted from the wavelet coefficients of measured acoustic emission signals in case of applied voltage 20[kv]. Since the parameter assessment using all wavelet coefficients will often turn out leads to inefficient or inaccurate results, we selected that level-3 stage of multi decomposition in discrete wavelet transform. We applied FIR(Finite Impulse Response)digital filter algorithm in discrete to suppression for random noise. The white noise be included high frequency component denoised as decomposition of discrete wavelet transform level-3. We make use of the feature extraction parameter namely, maximum value of acoustic emission signal, average value, dispersion, skewness, kurtosis, etc. The effectiveness of this new method has been verified on ability a diagnosis transformer go through feature extraction in stage of acting(the early period, the last period) .

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Data-Driven Modelling of Damage Prediction of Granite Using Acoustic Emission Parameters in Nuclear Waste Repository

  • Lee, Hang-Lo;Kim, Jin-Seop;Hong, Chang-Ho;Jeong, Ho-Young;Cho, Dong-Keun
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.75-85
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    • 2021
  • Evaluating the quantitative damage to rocks through acoustic emission (AE) has become a research focus. Most studies mainly used one or two AE parameters to evaluate the degree of damage, but several AE parameters have been rarely used. In this study, several data-driven models were employed to reflect the combined features of AE parameters. Through uniaxial compression tests, we obtained mechanical and AE-signal data for five granite specimens. The maximum amplitude, hits, counts, rise time, absolute energy, and initiation frequency expressed as the cumulative value were selected as input parameters. The result showed that gradient boosting (GB) was the best model among the support vector regression methods. When GB was applied to the testing data, the root-mean-square error and R between the predicted and actual values were 0.96 and 0.077, respectively. A parameter analysis was performed to capture the parameter significance. The result showed that cumulative absolute energy was the main parameter for damage prediction. Thus, AE has practical applicability in predicting rock damage without conducting mechanical tests. Based on the results, this study will be useful for monitoring the near-field rock mass of nuclear waste repository.

Bayesian in-situ parameter estimation of metallic plates using piezoelectric transducers

  • Asadi, Sina;Shamshirsaz, Mahnaz;Vaghasloo, Younes A.
    • Smart Structures and Systems
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    • 제26권6호
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    • pp.735-751
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    • 2020
  • Identification of structure parameters is crucial in Structural Health Monitoring (SHM) context for activities such as model validation, damage assessment and signal processing of structure response. In this paper, guided waves generated by piezoelectric transducers are used for in-situ and non-destructive structural parameter estimation based on Bayesian approach. As Bayesian approach needs iterative process, which is computationally expensive, this paper proposes a method in which an analytical model is selected and developed in order to decrease computational time and complexity of modeling. An experimental set-up is implemented to estimate three target elastic and geometrical parameters: Young's modulus, Poisson ratio and thickness of aluminum and steel plates. Experimental and simulated data are combined in a Bayesian framework for parameter identification. A significant accuracy is achieved regarding estimation of target parameters with maximum error of 8, 11 and 17 percent respectively. Moreover, the limitation of analytical model concerning boundary reflections is addressed and managed experimentally. Pulse excitation is selected as it can excite the structure in a wide frequency range contrary to conventional tone burst excitation. The results show that the proposed non-destructive method can be used in service for estimation of material and geometrical properties of structure in industrial applications.

채널 모델링 방법에 따른 센서 네트워크 성능 변화 (The Effect of Wireless Channel Models on the Performance of Sensor Networks)

  • 안종석;한상섭;김지훈
    • 한국정보과학회논문지:정보통신
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    • 제31권4호
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    • pp.375-383
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    • 2004
  • 최근에 사용 편이성으로 인해 다양한 무선 이동 네트워크들이 널리 보급되면서, 무선 네트워크성능을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 무선 네트워크에서의 패킷 손실은 유선 네트워크의 혼잡이 아닌, 전파 오류로 인해 빈번히 발생되기 때문에, 시뮬레이션에서 무선 네트워크의 성능을 정확히 평가하기 위해서는 알맞은 무선 채널 모델을 채택해야 한다. 적합한 채널 모델은 사용 주파수 영역, 신호출력, 방해물 존재 유무, 평가하는 프로토콜의 비트 오류에 대한 민감성 둥 여러 가지 변수를 고려하여 선택해야 한다. 본 논문에서는 센서(Sensor) 채널의 고 전파 오류 특성을 분석하고, 센서 채널에 알맞은 채널 모델을 결정한다. 또한 센서 네트워크에서 수집한 비트 오류 데이타와 다양한 이론적 무선 채널 모델링 방식을 이용하여 링크계층 FEC(Forward Error Correction) 알고리즘과 TCP 성능 변화를 평가한다. 10일간의 센서 채널 트레이스와의 비교 분석에 의하면, CM(Chaotic Map) 모델은 센서 채널의 BER 편차와 PER(Packet Error Rate) 같을 각각 3배와 10배 이내의 오차 범위에서, 다른 모델은 수십 배 이상 오차범위에서 예측한다. FEC 알고리즘과 세가지 TCP (Tahoe, Reno, 그리고 Vegas) 시뮬레이션 실험에서도 CM 모델은 트레이스와 유사한 성능 변화를, 다른 모델은 최대 10배 이상의 오차를 보인다.

고음질 합성용 스펙트럼 보상된 시간축조절 피치 변경법 (On a Pitch Alteration Method by Time-axis Scaling Compensated with the Spectrum for High Quality Speech Synthesis)

  • 배명진;이원철;임성빈
    • 한국음향학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.89-95
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    • 1995
  • 파형부호화법은 음성신호에서 잉여성분 제거과정을 통해 유용한 파형의 꼴을 단순히 보존하는 방법이다. 음성합성분야에서 고음질의 파형부호화법은 분석에 의한 합성방식으로 주로 적용된다. 그렇지만 이러한 부호화법에서 파라미터들은 여기용과 성도 여파기용으로 분리되지 않기 때문에 이 파형부호화법을 규칙에 의한 합성 방식으로 사용하기는 어렵다. 파형부호화합을 규칙합성에 적용하려면 운율조절을 위해 피치변경법이 필요하다. 본 논문에서는 시간축 스케일링과 주파수상에서의 스펙트럼 보정을 통해 파형부호화법에서 피치를 변경할 수 있는 새로운 피치변경법을 제안하였다. 이 방식은 파형의 위상성분을 보존하는 시간-주파수 혼성법이고, 50%의 피치변경을 수행하였을 때 2.5%정도의 스펙트럼 왜곡을 나타내었다.

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DS-CDMA 시스템을 위한 적응 혼합 검색형 동기획득 알고리즘의 성능 분석 (Performance Analysis of an Adaptive Hybrid Search Code Acquisition Algorithm for DS-CDMA Systems)

  • 박형래;양연실
    • 한국통신학회논문지
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    • 제30권3C호
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    • pp.83-91
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    • 2005
  • 본 논문에서는 DS-CDMA 시스템을 위한 적응 혼합 검색형 동기획득 알고리즘의 성능을 저속 페이딩 환경에서 해석한다. 먼저, CDMA 순방향 링크에서의 간섭의 불안정성 (nonstationarity)에 효율적으로 대처하기 위해 CFAR (constant false alarm rate) 특성을 갖도록 동기획득 알고리즘을 설계한다. 설계된 알고리즘의 평균 동기획득 시간 (mean acquisition time)을 이론적으로 해석하고 주파수 선택성 레일라이 페이딩 환경에서 신호탐지 확률, 탐지실패 확률, 및 오경보 율을 유도한다. 성능 해석 시 저속 페이딩 환경을 고려해, 수신 신호의 포락선이 PDI(post-detection integration) 구간 동안 일정하다고 가정한다. 끝으로 설계된 동기획득 알고리즘 대하여 부 윈도우 (sub-window)의 크기, PDI 크기, 판정 임계치 등에 따른 동기획득 성능의 변화를 cdma2000 환경을 고려하여 분석한다.

AMDF의 회전변환을 이용한 피치 주기 검출 알고리즘 (Pitch Period Detection Algorithm Using Rotation Transform of AMDF)

  • 서현수;배상범;김남호
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2005년도 추계종합학술대회
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    • pp.1019-1022
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    • 2005
  • 최근 정보 통신 기술의 급속한 발전에 의해 음성 신호 처리에 관련된 많은 연구가 진행됨에 따라 피치 주기는 음성 인식, 화자 식별, 음성 분석 및 합성 등과 같은 많은 응용분야에서 중요한 요소로써 적용되고 있다. 이러한 피치 주기 검출에 관련된 시간 영역과 주파수 영역에서의 많은 알고리즘이 제안되었으며, 시간 영역의 피치 검출 알고리즘의 하나인 AMDF(average magnitude difference function)는 각 valley점의 거리를 피치 주기로 계산한다. 그러나 피치 주기 검출을 위한 valley점 선정에 있어서 알고리즘이 복잡해지는 문제점이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 AMDF의 회전변환을 이용하여 전체 최소 valley점을 음성 신호의 피치 주기로 인식하는 간단한 알고리즘을 제안하였으며, 음성의 시작구간에 대해 경계값을 설정하여 피치 주기 선정에 대한 판단기준으로 사용하였다. 그리고 제안한 알고리즘을 시뮬레이션을 통해 기존의 방법들과 비교하였다.

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Fault Diagnosis System based on Sound using Feature Extraction Method of Frequency Domain

  • Vununu, Caleb;Kwon, Oh-Heum;Moon, Kwang-Seok;Lee, Suk-Hwan;Kwon, Ki-Ryong
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제21권4호
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    • pp.450-463
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    • 2018
  • Sound based machine fault diagnosis is the process consisting of detecting automatically the damages that affect the machines by analyzing the sounds they produce during their operating time. The collected sounds being inevitably corrupted by random disturbance, the most important part of the diagnosis consists of discovering the hidden elements inside the data that can reveal the faulty patterns. This paper presents a novel feature extraction methodology that combines various digital signal processing and pattern recognition methods for the analysis of the sounds produced by the drills. Using the Fourier analysis, the magnitude spectrum of the sounds are extracted, converted into two-dimensional vectors and uniformly normalized in such a way that they can be represented as 8-bit grayscale images. Histogram equalization is then performed over the obtained images in order to adjust their very poor contrast. The obtained contrast enhanced images will be used as the features of our diagnosis system. Finally, principal component analysis is performed over the image features for reducing their dimensions and a nonlinear classifier is adopted to produce the final response. Unlike the conventional features, the results demonstrate that the proposed feature extraction method manages to capture the hidden health patterns of the sound.

연령증가에 따른 지첨용적맥파의 주파수 영역에서의 변화 (Age-related Changes of the Finger Photoplethysmogram in Frequency Domain Analysis)

  • 남동현;박영배;박영재;신상훈
    • 대한한의진단학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.42-62
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    • 2008
  • 연구배경과 목적: 지첨용적맥파는 광학기술을 이용하여 손가락 끝에서 혈액용적의 변화를 측정하여 맥파를 검출하는 기술로서, 지첨용적맥파에 대한 시간영역 파형분석을 통해 혈관의 노화정도를 파악할 수 있음은 이미 잘 알려진 사실이다. 이에 본 연구자는 시간영역 파형분석을 통해 혈관노화지표를 얻을 수 있다면, 주파수영역분석법을 통해서도 혈관노화지표를 얻을 수 있을 것으로 가정하였다. 본 연구에서는 주파수영역에서 혈관노화지표를 찾기 위해 건강한 성인들을 대상으로 지첨용적맥파를 측정하고 주파수영역에서 분석하여 고조파가 혈관노화 지표로서 활용될 수 있는가 여부를 결정하고자 한다. 연구방법: 건강인 390명(남자 174명과 여자 216명)을 대상으로 안정 후 앙와위에서 30초 동안 지첨용적맥파를 검출하였다. 검출한 맥파신호에서 기저선이 비교적 안정된 5-6개의 맥파주기를 선택하여 시간영역 파형분석을 통해 얻어지는 혈관노화지표인 승각시간, 경화지수, 반사지수, 가속도맥파를 구하였다. 주파수영역분석을 위해서는 빠른 퓨리에변환(FFT)를 실시하여 고조파 성분을 추출하였다. 특정점 검출을 위해서는 AcqKnowledge software의 peak detector 기능을 이용하였다. 연구결과: 표준화된 고조파 파워는 연령증가에 따라 유의하게 감소하였다; nPWR2 (r=-0.286, p<0.0001), nPWR3 (r=-0.482, p<0.0001), nPWR4 (r=-0.564, p<0.0001), nPWRS (r=-0.467, p<0.0001) 및 nPWR6 (r=-0.263, p<0.0001). 표준화된 고조파 파워의 logarithmic scale에서 연령증가에 따라 보다 강한 선형적인 감소가 나타났다; Ln(nPWR2) (r=-0.281, p<0.0001), Ln(nPWR3) (r=-0.492, P<0.0001), Ln(nPWR4) (r=-0.621, P<0.0001), Ln(nPWRS) (r=-0.487, P<0.0001) 및 Ln(nPWR6) (r=-0.273, P<0.0001). 승각시간, 반사지수, 경화지수를 독립변수로 한 중회귀분석에서 Ln(nPWR2) (R-squared=0.451), Ln(nPWR3) (R-squared=0.471) 및 Ln(nPWR4) (R-squared=0.432)는 비교적 잘 설명되었으나, Ln(nPWRS) (R-squared=0.232) 및 Ln(nPWR6) (R-squared=0.183)는 비교적 잘 설명되지 않았다. 결론: 건강인의 지첨용적맥파에서 기준 주파수로 표준화한 고조파 파워는 연령증가에 따라 감소였으며, 주파수영역분석이 가지는 특성을 고려해 볼 때 표준화된 고조파 파워는 기존의 시간영역 파형분석을 통해 얻어지는 혈관노화지표에 비해 잡음에 의한 오차가 보다 적을 것으로 기대된다. 따라서 우리는 표준화된 고조파 파워가 간편하고 용이하게 혈관노화를 반영하는 새로운 지표로서 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

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내관 전침 자극이 뇌파에 미치는 영향 (The Effect of Electroacupuncture at the PC6 (Naegwan) on the EEG)

  • 이태영;김영안;이광규;육상원;이창현;이상룡
    • Journal of Acupuncture Research
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    • 제19권3호
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    • pp.26-40
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    • 2002
  • Objective : The aim of this study was to examine the effects of electroacupuncture(EA) at the PC6 (Naegwan) on nomal humans using power spectrum analysis. Methods : Electroencephalogram(EEG) is a multi-scaled signal consisting of several components of time series with different dominant frequency ranges and different origins. EEG power spectrum exibit site-specific and state-related differences in specific frequency bands. In this study, power spectrum was used as a measure of complexity. 30 channel EEG study was carried out in 8 subjects (8 males; age=$21.4{\pm}0.5$ years). Results : We found that the power values of the alpha wave at F7 channel (P<0.05) were highered than during the acupuncture treatment, and the power values of the delta wave at TCP1, CP1, TCP2, T5 channels(P<0.05) were lowered than during the acupuncture treatment. However, the comparison with that before and after the treatment shows no significant differences in all channels.

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