振动调频信号的循环平稳解调原理与实现方法

含有齿轮、滚动轴承等零部件的机械故障振动信号中，有一类信号称为频率调制信号（或称调相信号）。运用循环平稳分析理论，推导调频信号的循环自相关函数结果，并从理论上推导和分析了运用平方解调（或广义检波滤波解调）的方法实现对循环自相关函数的低频切片函数和高频切片函数进行解调的原理和方法，仿真验证理论推导正确，解调效果很好。最后通过对齿轮箱实测故障信号进行分析，验证该方法有很好的解调效果。     

振动调幅调频信号的调制边频带分析及其解调方法

机械设备（如齿轮系统）中的振动信号，调幅现象和调频现象总是同时存在的，测得振动信号的频谱中通常包括有很多调制边频成分。而且不同于单一调幅或者单一调频情况下的对称调制边频带，当调幅和调频共同作用时，调制边频带一般都是不对称的。理论上分析调幅和调频共同作用时频谱中调制边频带不对称的原因，并采用广义检波滤波解调方法和循环自相关分析方法对其进行解调。仿真验证理论结果正确，并对滚动轴承实验信号和齿轮箱实测信号进行了分析。     

振动调幅信号的循环平稳解调原理与应用

在具有齿轮、滚动轴承的机械设备故障诊断中,广泛使用解调分析方法进行故障特征提取.对其中的周期平稳信号,通过循环自相关函数分析,并利用函数在某些循环频率下的切片进行绝对值解调可解出信号的调制频率.对两组调制相加信号在对应于某个调制频率的循环频率处进行循环自相关函数的切片解调,可得到该组调制频率成分的解调谱,从而达到将幅值调制相加信号分离成单一幅值调制信号并进行有效解调的目的.仿真和对滚动轴承实验验证,该方法在低频和高频处分别切片都有很好的解调效果,且与理论推导一致.但是该方法存在解两相加信号时以两频率之差及其倍频作为调制频率解出的局限性.     

时延自相关解调频原理及其在齿轮故障诊断中的应用

当齿轮发生故障时,调幅和调频现象往往同时存在,但是传统方法通常只适用与解调幅,而不能解调频。同时振动信号中常含有大量的噪声,严重的影响了解调结果。由于高延迟的自相关函数具有受噪声影响比较小的特点,已有文献用时延自相关法解调幅,但是用做解调频还鲜有研究。为此,从理论上分析了调频信号和调幅调频信号的自相关函数,得出调频信号的自相关函数是调幅信号,调频调幅信号的自相关函数仍然是调幅调频信号,且其调制频率不变。这样就从理论上说明了时延自相关解调法是解调频和解调频的通用方法。最后通过仿真实验和实例分析,表明了时延自相关解调法不仅能有效的解调频,而且具有较好的抗噪性。     

基于线性调频信号二次相位变换的主动声呐目标速度估计

分数阶傅里叶变换常用于主动声呐线性调频信号的分析,通过搜索变换参数可以估计目标的相对速度.但是由于其参数搜索计算量偏大,在自主式水下航行器等计算力有限的小平台难以实时处理.针对该问题提出了一种基于二次相位变换的线性调频信号速度估计方法,根据多普勒频移后线性调频信号的二次相位变换的解析解,分析了二次相位变换后变换域频谱展...     

基于二次型变换的深井爆破振动信号时频特征分析

对处理爆破振动信号常用的2种线性二次型分布进行比较,选择平滑伪Wigner-Ville分布作为爆破振动信号分析的二次型时频变换。基于平滑伪Wigner-Ville分布对深井爆破振动信号的主频、振幅、持续时间特征与地表爆破振动信号进行对比分析,得出深井爆破振动信号时频特征,用以分析、控制深井爆破振动产生的危害。     

齿轮振动中调频信号的解调方法及仿真计算

齿轮发生裂纹故障时其振动信号会产生调制现象，包括幅值调制和频率（相位）调制两部分。目前调幅信号的解调分析已经比较成熟，但对于调频信号的解调方法研究还不够完善。全面系统介绍了近年来处理调频信号中最常用的希尔伯特相位解调和循环平稳解调两种方法，并通过仿真指出了这两种方法各自的优缺点和局限性。     

二次雷达S模式询问信号的解调译码实现

二次雷达信号的解调译码是空中交通管制系统实现正常通信的主要任务之一.在与传统的载波恢复实现解调的方法比较下,为了更加准确有效地实现二次雷达信号的解调译码,提出了一种根据信号脉内特征信息实现信号解调的方法.该方法将经过ASK、DPSK等方式调制的二次雷达S模式询问信号进行正交解调,获得信号包络与瞬时相位信息,实现信号恢复.通过实验验证,使用该方法能正确解译S模式询问信号.     

复解析小波变换与振动信号包络解调分析

阐述解析小波变换用于振动信号包络解调分析的理论基础。在解析小波傅氏频谱为一实值函数的条件下,论证一个解析小波的虚部是其实部的Hilbert变换,因而简洁地推论出“Morlet组合小波、谐波小波、谐波组合小波也是一类解析小波,它们的实部和虚部构成一对Hilbert变换对”,可用于故障调制振动信号的包络解调分析;另外,还论证了“解析小波变换系数的实部与虚部构成一对Hilbert变换对”的结论。最后,以谐波组合小波为例分析滚动轴承故障振动信号。     

调频信号的数字化解调

介绍一种用3参数正弦波拟合算法实现的、绝对收敛的4参数最小二乘正弦波拟合算法，给出了其收敛区间、绝对收敛判据以及实现过程，在此基础上讨论实现正弦载波的调频信号的精确解调问题，使用一个周期的正弦波曲线模型的滑动拟合法，实现了频率调制信号波形的精确解调，在调制信号是方波的情况下，给出了频率解调的仿真结果和其它参数的波动情况；在1个实测调频曲线波形上进行的解调分析，给出了频率调制波形的解调结果，同时，在调制信号也是正弦波的情况下，给出了解调失真的计算方法和结果。本方法是评价载波为正弦波的调频信号的一种优良方法，准确度高、分辨力强，可用于调频信号源及其解调设备的指标评价和计量测试。     

基于小波分析的解调分析方法

利用高斯小波的线性特性和带通特性,设计小波滤波器组.运用该滤波器组对调制信号进行解调分析,实现了选频、可变带宽包络分析.将传统的包络分析中信号的窄带带通滤波和包络分析结为一体.算法具有较强的适时性,为包络分析提供了一种新方法.     

基于HHT的金属导爆索水下爆炸信号时频特性研究

传统小波变换等时频分析方法在提取水下爆炸信号时具有各自的局限性,为了获得金属导爆索水下爆炸信号的特征,采用HHT方法对信号特征进行提取。结果表明:EMD具有自适应性,能够将冲击波信号进行分解,适合金属导爆索水下爆炸冲击波信号的分析;采用HHT方法能够有效提取金属导爆索水下爆炸信号的时频特征,冲击波信号的优势频率主要集中在0~40kHz,特别是20kHz以下的低频能量最大,高于80kHz以上频段能量分量很小;冲击波压力信号能量主要集中在40kHz以下,尤以5kHz以下频带能量最高。能量主要集中在前80μs内的3个子区间内,各子区间能量峰值对应的时刻分别为3、5和16μs。     

基于时间-空间变换的超声导波检测新技术研究

超声导波的频散和多模态特性,对超声导波检测的效果和检测范围有很大的影响.在分析超声导波时间-空间传播特性基础上,建立了超声导波检测的空间表述模型.由于考虑了导波传播过程中的频散特性,空间表述模型减小了频散对导波检测波形的影响,提高了检测系统分辨率,并可以直接获得结构中特征体信息,如端面、缺陷的位置等.实验结果表明,该技术可以大大提高超声导波检测范围和检测效果.     

爆破振动信号双线性变换的二次型时频分析

为提高爆破振动信号特征分析的精度,利用双线性变换的二次型方法研究了爆破振动信号的时频特征.首先,扼要介绍了Fourier分析、短时Fourier、小波分析的特点.其次,介绍了双线性变换的二次型时频分析方法及其能量分布函数.再次,研究了振动信号时频分布的重排技术.最后,基于MATALB6.5平台得出了铜山口矿一实测爆破振动波形的WVD,SPWVD,RSPWVD时频分布图.结果表明,双线性变换的二次型时频表示,克服了短时Fourier变换频率分辨率低和小波变换是基于位置和尺度变换的缺点,是一种更加直观、合理、时频分辨率更高的信号时频表示方法;平滑伪仿射Wigner-Ville分布在把握信号的时频全局方面有明显优势;重排平滑伪Wigner-Ville分布能提高信号的时频聚集性,可用于获取爆破振动信号的主频信息.     

基于瞬时频率估计的自适应Vold-Kalman阶比跟踪研究

结合旋转机械启停阶段振动信号的特点,提出了一种基于Viterbi算法和短时傅里叶变换(STFT-VA)的瞬时频率估计算法,STFT-VA算法在高噪声、临近阶比和交叉阶比情况下有较高的精度.实现了基于STFT-VA算法的自适应Vold-Kalman阶比跟踪(AVKF-OT),和传统的以硬件实现的Vold-Kalman阶比跟踪(VKF-OT)相比,此方法具有无需转速计等硬件、用纯软件的方法实现.实验结果表明,该方法能够在时域中准确地提取幅值和复杂频率变化的阶比,适合于复杂旋转机械振动响应特征提取.     

连续小波变换快速带通滤波实现算法的研究

针对连续小波变换(Continuous wavelet transform,CWT)计算量较大的问题,提出了一种利用带通滤波实现CWT的快速算法.根据CWT的定义,可将某一尺度下的小波函数看作一带通滤波器的传递函数,于是对信号和小波函数分别进行采样后,再利用快速傅里叶变换实现两个序列的线性卷积,便能求出相应尺度下的小波系数.推导了任意尺度对应的频率与尺度、小波中心频率、信号采样频率、小波函数采样频率之间的关系式,并分析了算法的计算量.仿真和应用结果表明,该法速度很快,精度较高,并且尺度可以任意取值,非常适合于工程应用.     

基于稀疏符号时间序列分析的转子碰摩故障早期检测方法

引入稀疏混沌时间短序列概念,提出了稀疏符号时间序列分析方法与实现流程.利用映射空间关系对混沌振子的相变进行自治而快速辨识,以尽早而准确地捕捉表征转子碰摩早期的特征信号,进而实现对转子碰摩故障进行早期检测.仿真和数值实验均表明,基于稀疏符号时间序列分析方法可以对信噪比为-37.163 dB左右的微弱信号进行可靠检测,是一种具有实际应用价值的故障早期特征检测方法.     

基于参数二次规划与精细积分方法的动力弹塑性问题分析

给出了将参数二次规划方法与精细积分方法相结合进行结构弹塑性动力响应分析的一条新途径。基于参变量变分原理与有限元参数二次规划方法建立了动力弹塑性问题的求解方程,方法对于关联与非关联问题的求解在算法上是完全一致的。对于动力非线性方程求解则进一步采用了被线性问题分析所广泛采用的精细积分方法,推导了方法在动力弹塑性问题求解上的算法列式。所给出的数值算例在验证本文理论与算法的同时,进一步证实了精细积分方法在动力学分析中所具有的各种良好性态。     

一种基于复模量的粘弹减摆器非线性VKS改进模型

根据粘弹减摆器单频、对称激振实验获得的复模量数据,对粘弹减摆器的非线性VKS模型进行了参数识别;为了使模型适用于单频及双频条件,提出了一种考虑频率修正的非线性VKS改进模型,并用单频及双频条件下的复模量实验数据对分析模型进行了验证。改进模型可以正确地反映出粘弹减摆器复模量的非线性特性,可用来预估其单频及双频条件下的复模量特性。应用该模型进行了直升机空中共振分析,发现某直升机从悬停到前飞,其摆振后退型模态阻尼下降了37%左右。     

基于Hilbert变换的结构非线性判断方法

研究了运用Hilbert变换判断系统非线性状态的方法在地震工程中的应用。介绍了运用Hilbert变换判断系统非线性状态的基本理论和非线性程度相对量化指标,在考虑测量噪声影响的情况下,对一个具有Bouc-Wen模型的单自由度非线性结构进行了数值仿真分析。结果表明,随着地震波峰值的增大,结构频率响应函数幅值曲线与相应的Hilbert变换幅值曲线的差异在增大,结构的非线性程度相对量化指标也在增大,说明运用Hilbert变换和非线性程度相对量化指标可以有效地判断结构的非线性状态,为结构的振动控制和健康监测提供一定的参考价值。