基于FFT的一种计及负频率影响的相位差测量新方法

用FFT法测量低频正弦信号相位差时,精度明显下降,甚至无法测量,其主要原因之一是模型中忽略了负频率成分的贡献.基于FFT法,提出了一种计及负频率影响的相位差测量方法,分别给出了加矩形窗和加汉宁窗对应的相位差计算公式.仿真结果表明,在无噪声背景下.具有很高的精度,尤其是加汉宁窗后,误差接近双精度运算的下限;在噪声背景下,该方法的测量精度也高于FFT法.提出的测量方案简单实用,特别适用于频率很低或接近奈奎斯特频率的正弦信号相位差测量.     

计及负频率的DFT与DTFT相位差测量误差分析

针对噪声背景下计及负频率的DFT(Discrete Fourier Transform)与DTFT(Discrete Time Fourier Transform)相位差测量误差问题,用误差理论分别推导出高斯白噪声背景下计及负频率的DFT与DTFT相位差估计方差计算公式。对不同的泄漏误差系数、采样序列长度及信噪比,在负频率影响条件下进行计算验证。结果表明,仿真结果与计算结果一致,表明相位差测量误差分析公式的正确性。提升频率估计精度、增加采样序列长度、提高信号信噪比,可有效提升计及负频率的DFT与DTFT相位差测量方法精度。采样序列长度大于2048点或信噪比大于5 d B时,相位差测量精度提升有限,且DTFT相位差测量方法对频率估计精度更敏感。     

基于相位差校正法的全息谱研究

针对传统全息谱在噪声干扰下精度降低的问题,提出了一种新的基于相位差校正法的全息谱分析方法。该方法首先对时域信号加窗截断后进行FFT变换,然后引入相位差法校正其频率、幅值和相位,最后合成全息谱图。通过仿真及对柔性转子实验台的振动信号的分析,表明基于相位差校正法的全息谱可以明显提高其分析精度,更加精确而有效地诊断旋转机械的故障。     

极低频信号的一种离散频谱校正新方法

对于振动工程中常见的极低频、极短时、极高频(接近奈奎斯特频率)等极端频率信号,常用的离散频谱分析与校正方法存在较大误差.对极端频率信号的典型情形进行了分析,针对极端频率信号中的极低频信号,提出了一种计及负频率成分干涉影响的离散频谱校正新方法.该方法基于Blackman窗,利用局部谱峰附近的三条谱线,建立包含正负频率贡献的离散频谱校正模型,通过对模型的求解获得频率、幅值和相位校正公式.采用频段内扫描的方式对频谱校正公式进行了仿真验证,结果表明所提方法有效降低了负频率成分的干涉影响,对极低频信号的频率、幅值和相位校正有较高的精度.     

基于相位差校正技术的动平衡信号高精度测量

提出利用相位差校正技术实现动平衡信号的高精度测量.对原始随机采样的振动信号序列时移构造相同点数的新序列,分别对这两个信号序列加对称窗函数进行FFT分析,利用各自离散频谱中对应峰值谱线的相位差求取信号幅值和相位的校正量,最后根据该校正量得到基频不平衡信号的特征参数,同时也说明了对称窗函数的选取原则.该方法的采样频率不受待测信号频率影响,不需要整周期采样,算法实现方便,实时性好,且加适当的窗函数可以消除信号中的谐波、噪声干扰.实验结果表明该方法能够实现动平衡信号参数的高精度测量.     

高斯白噪声背景下时移相位差校正法的频率估计精度分析

推导了高斯白噪声背景下加任意对称窗函数截断的谐波信号用时移相位差校正法进行离散频谱校正时的归一化频率估计误差的统计公式;针对加矩形窗和加Hanning窗,通过与仿真模拟结果的对比分析验证了其正确性,并分析了在某些情况下产生偏离的原因;研究了谐波信号本身参数和校正方法选取的参数对估计误差的影响,并比较了加矩形窗和加Hanning窗时的估计误差。     

小相位差测量高精度算法研究

本文讨论了相位测量和相位检测的原理.针对传统相位测量方法测量误差大,易受波形失真、频率以及噪声等检定条件影响的缺点,提出了基于贝叶斯频谱估计理论的相位检测方法,仿真结果表明,该算法可以准确检测到相位差达0.00040的信号,是-种实际可行的高精度相位差测量方法.     

振动信号的幅值和相位计算方法分析

给出了基于Kaiser窗FFT频谱法、正弦逼近法和全相位时移相位差法计算振动信号幅值和相位的计算方法,并使用三种方法分别对单一的正弦信号以及混有噪声和其它频率的正弦信号进行了测试。通过测试数据对三种方法的信号处理效果进行了分析比较,阐述了不同计算方法的优缺点。比较结果显示具有抑制频谱泄漏和"相位不变性"的全相位谱分析结合高精度相位差法而得的全相位时移相位差法精度更高,应用范围更广。     

矩形窗三点插值傅里叶变换高精度频率估计方法

针对电力系统信号频率估计的高准确性要求,该文提出一种基于矩形窗的三点复频域插值频率估计方法。所提出的方法首先采用矩形窗对信号加权处理,然后进行离散傅里叶变换,最后选择离散频谱中幅度最大的三根谱线进行复频域插值,得到频率估计结果。该方法同时考虑离散频谱中的正、负频谱,消除短程和长程频谱泄漏对频率估计误差的影响。采用主瓣最窄的矩形窗进行加窗,能最大程度地减少白噪声对频率估计误差的影响。仿真和实验结果表明：在不同周期和噪声强度情况下,所提出的方法均可以实现对信号频率的准确估计。在与已有的加窗插值傅里叶变换方法相比,该文所提出的插值算法抗噪性更好、频率估计误差更小,适用于对电力系统信号频率的准确估计。     

基于LabVIEW的相位差测量仿真平台设计

本文设计实现了一个基于LabVIEW的相位差测试平台,采用频谱分析法、过零点法和相关分析法3种方法实现信号的相位差测量,设计产生信号噪声源模拟真实测量环境,实验验证3种测量方法的测量准确度,分析它们各自的适用范围。一、相位差测量原理1.频谱分析法频谱分析法是通过对被检测信号进行频谱分析,获得信号的相频特性,然后计算两信号在主频率处对     

非整周期采样信号相位差估计的相频匹配方法

To improve the precision and anti-interference performance of phase difference estimation for non-integer periods  sampling signals,a phase and frequency matching based phase difference estimation method  was proposed.The phase difference estimation  was obtained by means of the segmented Hilbert transform to suppress the effect of non-integer periods  sampling sinusoidal signals on the Hilbert transform.The simulation results demonstrate that compared with the methods of cross-correlation,Hilbert transform and data extension-based correlation, the proposed method has better phase difference estimation performance for non-integer periods sampling signals in terms of its estimation precision and anti-interference performance.Its phase difference estimation errors are closer to Cramer-Rao lower bound (CRLB).The measurement experiments  on the flow rates of Coriolis mass flowmeter validate the effectiveness of the proposed method.     

基于干涉条纹移动量的非接触振动测量研究

为了实现大振幅、高带宽振动的非接触精密测量,本文提出了一种全新的光学测量系统.两束相干光的远场干涉条纹位置与两束光之间相位差有关,相位差的变化将引起干涉条纹移动.获取主条纹的位置,可以计算两束光之间的相位差,基于此可以还原物体的振动位移量.对振幅为10μm的单频余弦信号以及频率为44.1 kHz的声音信号仿真还原结果表明,本文所提光学系统和还原算法可以还原出亚微米级的振动信号,并能准确还原出音频信息.     

基于混沌和取样积分技术的大型风电增速箱早期故障诊断

针对风力发电机组增速箱早期故障振动信号被噪声调制污染,信噪比低,难以识别问题,根据增速箱振动信号的特点,提出基于混沌和取样积分技术结合的早期故障诊断方法。采用取样积分技术提高混沌振子对增速箱振动故障信号的检测门限,利用混沌振子相图变化及lyapunov指数确定增速箱齿轮啮合频率边频带及三倍频信号状态变化,从而对齿轮早期故障进行判断。通过对某风场1.5WM风力机增速箱实验,证明该方法有效。     

滚动轴承振动加速度信号积分测试技术研究

滚动轴承出厂时需要根据国家标准进行振动检测。对滚动轴承的振动进行测量的方法主要是采用速度型测振和加速度型测振。由于速度型测振仪和加速度型测振仪所采用的传感器不同,两者的测量结果有相关性,但测量结果并不一致。传统的轴承测振仪采用模拟电路,对加速度信号进行准确积分,难度较大;随着计算机测量技术的迅速发展,运用数字量测试和积分技术,可以采用对加速度信号进行积分得到速度的方法进行测试。通过对轴承的加速度信号进行积分,进行振动速度测量,可以在同样的测试条件下对轴承的振动加速度和振动速度进行比较,具有实际应用价值。本文采用数字量测试技术,以深沟球轴承为研究对象,对加速度积分算法进行研究,利用MATLAB和Lab VIEW软件编写了数字滤波器和时域积分算法,减去了时域积分产生的趋势项,降低了趋势项误差。通过实际测量实验,所得结果与轴承行业所用的标准精密模拟积分器所得结果具有较好的一致性,可以满足轴承振动速度测量的需要。     

移相干涉仪环境微扰的外差检测及信号处理

对环境微振动干扰进行补偿可减小移相干涉测量的误差,其中振动量的检测是实现振动补偿的前提。以声光调制器作为光学移频器,在移相式平面干涉仪中组合成外差干涉测振系统,可以实现光程差微小变化(范围为0到1/2波长)的实时检测。在外差信号处理中采用单片RF/IF相位测量芯片直接对两路40MHz模拟信号进行比相,简化了通常使用的数字测相方法,其精确测相的典型非线性值小于1度。用该系统实际测量了周期性振动和地面冲击振动对干涉仪的影响,获得了干涉仪所受微振动的幅度和相位。     

露天矿爆破时砖混结构房屋振动响应的模态参数识别与爆破减振方法

为确保矿区周围房屋安全,采集矿区周围单层砖混结构房屋的爆破振动信号,根据运筹模态分析（operational modal analysis,OMA）相关理论,运用希尔伯特黄变换（Hilbert Huang transform,HHT）和小波包分解的方法对爆破地震波信号进行了分析。确定了单层砖混结构房屋地基与墙壁爆破振动信号的各阶固有频率,得到了不同振动方向各阶的固有模态函数（intrinsic mode function,IMF）贡献率。结果表明:地基与墙壁的IMF贡献率存在明显差异;地基高频序列IMF贡献率较高,墙壁的低频序列IMF贡献率较高。对墙壁测点数据进行分析可知:随着墙壁高度的增加,低频段,低频能量逐渐减小;高频段,高频能量逐渐增加。改变装药结构与间隔起爆时间,可使爆破地震波出现峰谷叠加现象,从而减小爆破振动效应,降低质点的振速。     

隧洞爆破作用下洞内与露天区域振动能量特性分析

运用基于功率谱的爆破地震能量分析方法,对九龙江北引二期改造工程隧洞掘进爆破的洞内和洞口邻近区域振动能量分布特征进行研究.结果表明:洞内振动能量分布极为分散,100Hz以上的能量成分超过75%,而洞口邻近区域振动能量主要集中在主频附近频段内,100Hz以下能量成分达到85%以上.认为对于30 Hz以下能量比例较大的爆破振...     

A Method to Calibrate the Measured Responses by MEMS Accelerometers

Abstract: Micro‐electro‐mechanical system (MEMS) accelerometers have been receiving attention because of their low cost and small size. Accurate vibration measurements of both amplitude and phase at all frequencies in the measurement frequency range are important for the reliable vibration analysis. However, it has been observed that such accelerometers show some deviation. Hence, a simple calibration method in frequency domain has been used for correcting both amplitude and phase for the measured signals by the MEMS accelerometers. The paper presents the calibration procedure and results of this study applied on two MEMS accelerometers with different technical specifications.