频谱分析中窗函数的研究

快速傅立叶变换是信号处理的常用方法,要进行快速傅立叶变换,则需要进行数据截断,即加窗函数处理,在窗内的采样值为函数值,窗外的值为零.窗函数本身的研究及应用是信号处理中的一个基本问题.本文详细讨论了对信号进行截断时,加不同的窗函数对频谱分析所产生的影响及改进的方法,给出了相应的matlab仿真结果.     

基于加窗插值FFT和APFFT的谐波检测算法

研究加窗插值傅里叶变换(加窗插值FFT)和全相位傅里叶变换(APFFT)在电网谐波分析中的应用.详细分析了频谱泄漏效应对测最精度的影响.通过数值模拟,发现加窗插值FFT对信号的幅值和频率的检测精度很高,但对相位的检测还存在着比较大的误差,而APFFT具有相位不变性的特征,能精确地提取相位信号.将加窗捅值FFT用于幅值、频率的检测,将APFFT用于相位的检测,通过试验仿真运行表明,以上的分析结果,电网谐波的频率、幅度、相位精度都很高,达到了国家标准.     

数字信号处理中加窗问题的综述

随着国家工业化和机械化的发展,故障诊断成为了热点问题。故障诊断中对信号进行处理至关重要,而加窗是信号处理中常见的手段。概括了经典窗函数的特点及工程应用,总结了卷积窗、自乘法窗、时频窗、谐波窗等此类新型窗函数的性质,对加窗的原理及影响、加窗幅值修正的问题进行较为详细的探讨。通过对比分析,可以发现新型窗函数在经典窗函数的基础上进一步发展和优化。与传统的窗函数相比,新型窗函数的性能更加优越,在工程实践中应用的范围更广。     

数字信号的加窗处理

在复杂的对机械振动信号进行微机处理分析时 ,要求采集到的信号不失真或尽量少失真 ,讨论了对机械振动离散数字信号进行加窗处理的公式推导 ,以及窗函数的选用和修正系数计算。     

加过零检测的电力谐波加窗算法

离散傅里叶变换是电力谐波检测的有效方法。针对该算法频谱泄漏严重,导致谐波检测精度不高的问题进行了研究,分别采用对时域信号加平顶窗和经典海宁窗、对加窗信号进行傅里叶变换求解电力谐波的方法。考虑到加窗算法得到的谐波幅值的计算精度除了与所加窗的频谱特性有关外,还与采样初始相位密切相关,因此,提出先通过过零检测以决定信号初始采样相位,然后对采样信号加海宁窗进行谐波计算的方法。Matlab仿真和实际应用表明,该方案对于电力谐波检测具有较高的精度和实时性。     

周期信号加时窗后的频谱分析与仿真研究

研究工作中用EDA工具对周期性信号作频谱分析问题时,由此得到的频谱分析与周期性信号频谱的理论分析存在着一定的偏差.理论的信号幅度谱具有谐波性,是离散的谱线,而仿真环境下的谱线在频率点有畸变.通过信号谱分析的理论,结合EDA仿真工具分析的特点,将两种频谱分析的偏差来源归结于周期信号的时域加窗效应.分析r频谱产生偏差的原因,并对理论分析谱和仿真分析谱的特点给予归纳.最后的仿真分析也证实了给出的分析结果.     

基于加新型自卷积窗的频谱插值谐波分析方法

为了解决快速傅里叶变换在电力谐波分析方法中存在采样的不同与非整数周期截取而造成的栅栏效应和频谱泄露的问题,提出一种基于P阶三角自卷积窗改进FFT频谱插值的电力系统谐波分析方法。首先使用P阶自卷积窗截取信号,之后选取幅值最大的频率附近的离散的频谱3条谱线进行加权平均计算来确定谐波谱线的准确位置,进而可以得到谐波的幅值、相位和频率,最后通过多项式拟合的方法,提出谐波修正的公式。通过仿真分析,所提出的自卷积窗函数能降低频谱泄露和栅栏效应带来的影响。采用改进的频谱插值算法可以提高电力谐波的检测精度,有助于对谐波的应用分析。     

基于混合卷积窗和双窗法的FFT算法研究

FFT算法是信号处理中一个不可或缺的部分,也是其中需要改进的部分.设计一个精度优良的FFT算法有助于推进频谱分析的实用化进程.针对FFT改进算法的实现需求,文章采用了C语言结构设计了一个任意点数的FFT算法,分析了混合卷积窗的频谱特性,并总结了任意窗函数的幅值恢复方法.最终通过构建混合卷积窗和双窗法结合的处理方法有效提...     

基于小波去噪的加窗FFT电网谐波检测

提出一种基于小波去噪的软硬阈值改良折衷法与加布莱克曼窗的傅里叶变换算法相结合的谐波检测方法。该方法采用小波软硬阈值改良折衷法对含噪的电力谐波信号进行降噪处理,利用加布莱克曼窗的傅里叶变换算法对去噪后的信号进行分析,提取各次谐波的幅值和频率。仿真检测结果表明小波去噪后的谐波波形接近于原始信号谐波波形,信噪比提高了8.3226dB,小波去噪与FFT结合的方法适合在谐波检测系统或装置中应用。     

半正弦窗的衍生形式及其特征分析

为得到更加精确的幅值或频率，本文提出了一种新的窗函数--衍生半正弦窗。它的构造方法是对半正弦窗函数施加一个指数，指数的大小阅览室它扁平程度。指数趋于0则窗函数趋于矩形窗，指数变大则趋于尖锐。通过数字方式研究了衍生半正弦窗的特性，发现它具有更大的灵活性，根据对频率分辨率和幅值精度、旁瓣衰减的侧重，可以构造一个需要的窗函数。为方便使用和对比，给出了衍生半正弦窗及其他常用窗函数的参数表。文中给出一个例子，对一个复信号用衍生半正弦窗进行加窗处理，用FFT计算它的幅值谱，结果证明衍生半正弦窗具有比较理想的特性。     

变压器振动的影响因素分析及一种铁心松动故障诊断方法

变压器振动分析法仍是当下在运变压器故障诊断研究重要研究方向。为了研究变压器振动的影响因素,对某电网公司若干台在运变压器在不同运行工况下的振动信号进行采集,通过大数据拟合训练、频域图谱特征分析等方法,研究了不同电流谐波畸变率、功率因数、温度、运行年限等对振动的影响情况,得到了电流畸变率对振动信号频谱影响的修正曲线、温度对振动幅值的修成公式;在本文提出的修正曲线、修正公式以及对大量数据进行分析总结的基础上,针对变压器铁心松动问题,提出一种考虑振动信号影响因素的变压器铁心松动故障诊断方法,即基于50Hz、150Hz、100Hz、200Hz频率分量变化趋势,建立特征量提取模型,通过比较正常、松动故障下的特征向量判断变压器状态,最后运用模拟试验检验该诊断模型的有效性。     

基于LabVIEW的离散频谱校正技术仿真

在许多工程应用领域,离散频谱分析发挥着越来越重要的作用,频谱分析结果的精确程度是在工程应用取得成功的关键因素之一,但是在现阶段,经过快速傅里叶变换得到的离散频谱,其频率、幅值和相位均可能产生较大误差.基于这一原因,研究了离散频谱的校正技术,通过LabVIEW软件编写出两种基于频谱校正方法(比值校正法和能量重心校正法)的校正程序,并构造相应的函数仿真来验证该方法的可行性.通过仿真结果分析,表明该程序可以进行离散频谱校正,大大提高频谱分析的精度,取得了不错的效果.     

Hilbert-Huang变换在煤矸界面探测中的应用

为了解决煤矿综采工作面煤矸界面识别问题,将Hilbert-Huang变换应用于煤矸振动信号的特征提取。采用EMD方法可以将复杂环境下的煤矸振动加速度信号分解成固有模态分量,通过分析包含煤矸振动特征的前4个IMF分量,得到局部Hilbert边际谱和局部能量谱,进而发现当顶煤放落时,其振动信号的幅值和能量主要集中在100 Hz至600 Hz的频率范围内;而当煤矸混放时,其幅值和能量则主要集中在1 000 Hz左右,此时100 Hz至600 Hz频率范围内的幅值和能量相对有所减弱。根据上述特征定义特征函数,应用到煤矸界面识别的仿真实验中,取得了很好的识别效果。     

风力发电机在线状态监测仪的设计及应用

设计了基于TMS320 F2812芯片的DSP在线状态监测系统,此系统既可独立运行,又可与上位机配合工作,实现了数据采集、数据分析、故障预警、数据存储与上位机通信等功能.采集的数据经过滤波后,计算时域指标并将其与设定阈值比较,作为预警依据,之后对其进行FFT分析和Hilbert解调分析,分别得到信号的幅值谱和包络谱,以此来对风力发电机的状态进行监测.仿真分析和齿轮故障实验验证了DSP监测仪的有效性和可靠性.     

Statistical properties of nonlinear mode spectrum for large amplitude forced vibration systems

A method to estimate the statistical properties of a geometrically nonlinear mode spectrum for large amplitude forced vibration systems is presented. It is shown here that this technique is readily applicable to geometrically nonlinear small strain problems in which the equations of motion of structures are derived using the finite element method. A general formulation for problems of this type is presented. The efficiency of the method is illustrated by its application to a nonlinear vibration of an elastic beam.     

基于神经网络的速度传感器幅频特性改进

为了降低磁电式振动速度传感器的下限测量频率,以实现超低频振动速度测量,提出改进其幅频特性的函数连接型人工神经网络(FLANN)方法。该方法以磁电式振动速度传感器动态试验数据为基础,通过FLANN训练来确定传感器动态补偿网络,以改善它的幅频特性。介绍了原理和FLANN权值调整的算法,给出用FLANN建立的磁电式振动速度传感器动态补偿网络的数学模型。结果表明:这种幅频特性的改进方法具有精度高、鲁棒性好,并能在线修正等优点,在工程测试领域有重要的实用价值。     

Correction of the vocal signal distorted by additive noise

Proposed was a method of vocal signal correction by processing its short-period amplitude logarithmic spectrum, which makes it possible to reduce the additive noise component. The method suits for speech preprocessing, analysis, and recognition. The results of applying it to concrete vocal signals were presented.     

扫频式FFT频谱分析仪数字中频全软化设计与实现

提出了扫频式FFT频谱分析仪一种全软化解决方案,采用相位差校正法解决了FFT计算中的频谱泄漏问题,实现了全景范围实时、高精度的频谱测量;经仿真与实际信号验证,频谱幅度测量精度可达到1%,频率测量精度高于0.1%;该方案已经成功应用于某武器型号的测试系统中.     

基于MED和边际谱的自动倾斜器轴承故障诊断

针对直升机自动倾斜器轴承早期微弱故障特征易被强烈背景噪声淹没的问题，提出了一种基于最小熵反褶积（Minimum Entropy Deconvolution，MED）和边际谱的自动倾斜器轴承故障诊断方法。采用MED对采集的振动信号进行滤波降噪，提高了信号的信噪比，突出了轴承早期微弱故障特征；通过Hilbert变换和经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）获取去噪包络信号的本征模态函数（Intrinsic Mode Functions，IMF）集，并引入峭度筛选准则选取合理IMF集计算局部Hilbert边际谱，有效地提取了故障特征频率，能够通过故障特征频率进行故障类型判别。通过某型直升机自动倾斜器故障诊断试验系统验证了该诊断方法的合理性和可行性。     

圆柱单自由度和双自由度涡激振动特性研究

对圆柱绕流的涡激振动过程进行了数值模拟，研究了单、双自由度下涡激振动的力学特性、振幅特性、频谱特性，探讨了单、双自由度的适用条件。结果表明，单自由度条件下，随着约化速度的增加，阻力系数时均值先增大后减小，升力系数幅值先增大后减小再增大，且进入和离开“锁定”区间时二者均会产生波动。双自由度条件下，横向与流向无量纲振幅均随雷诺数的增大先增大后减小。低质量比时，流向振动的影响不可忽略，而高质量比时，可忽略流向振动的影响。