四种典型时频分析方法研究与仿真

介绍了短时傅立叶变换、威格纳-威利分布、小波变换和希尔伯特-黄变换四种典型时频分析方法,指出了这些分析方法的数学定义式、特点、存在问题和应用范围,并对它们的时频局部性能进行了仿真分析和比较。     

时频分析在高压水泵启动过程分析中的应用

分析了离心式高压水泵机组的启动和停机过程的主要特点;针对水泵机组振动信号分析中短时傅立叶变换的时间分辨率和频率分辨率的设定、窗函数的选取进行了研究.以短时傅立叶变换方法为基础分析高压水泵振动信号,在水泵机组振动信号分析中克服了单纯采用快速傅立叶变换进行分析的不足.     

基于SPWVD时频图纹理特征的滚动轴承故障诊断

针对如何提高滚动轴承故障诊断准确率的问题,提出一种基于平滑伪维格纳-威利分布(smooth and pseudo Wigner-Ville distribution,简称SPWVD)时频图纹理特征的故障诊断方法,对滚动轴承不同故障类型及故障程度进行识别。首先,采用SPWVD时频分析方法处理轴承故障振动信号,并获取时频图,从中提取选择表征能力优秀的特征参量作为故障特征;其次,将故障特征作为输入,结合支持向量机(support vectors machine,简称SVM)建立滚动轴承故障诊断模型;最后,采用轴承故障数据,比较SPWVD时频图纹理特征、维格纳-威利分布(Wigner-Ville distribution,简称WVD)时频图纹理特征和小波尺度谱图纹理特征3种故障特征的模式识别能力及准确率。分析结果表明,SPWVD时频图纹理故障特征分类效果最佳,敏感性最强,具有较高的故障诊断精度。     

基于时频分布的电能质量分析方法探究

在对电能质量分析所涉及的内容及变换域分析方法的基础上,将电网上的波形信号作为非平稳信号进行了分析和处理,并阐述了常用的分析方法,同时介绍了基于变换域的比较实用的4种时频分析方法,并对每种变换方法分别从定义、特点、存在的问题、相互间的比较及应用方面进行了详细的介绍。为电能质量分析与电能质量控制过程中选择适当的时频分析方法提供了有效的参考和依据。     

空压机噪声信号的时频分析

为了提取空压机噪声信号中的周期成分,采用短时傅立叶变换在Matlab环境下分析了空压机噪声信号,提取了噪声信号中的主要周期分量.分析结果表明:利用短时傅立叶变换可以准确提取空压机噪声信号中的周期分量.时频分析方法是提取噪声信号中周期分量的有效方法.     

信号时频特性的特征频率圆分析方法

针对大多数信号时频分析方法中存在的相位分析弱点,提出了信号的特征频率圆分析方法,该方法围绕特征频率圆的基本概念,将时域信号投影到不同的特征频率圆上,根据信号在各特征频率圆上的不同投影特征,获得准确的信号时频描述和相位信息。最后,文章对该时频分析方法的特点进行了仿真分析和总结,提出了下一步的工作思路。     

针对滚动轴承故障诊断的新时频特征提取方法

针对滚动轴承的故障诊断,提出了一种基于词包模型和短时傅里叶变换的特征提取方法。根据轴承故障的产生机理,不同轴承的振动信号在频域上会有相应的能量分布规律,然而在实际现场中,信号干扰或者生产环境等因素会弱化这种规律性,使得在频谱上难以准确看到相应分布特征。当采用词包模型时,把每一时间帧下能量在频率维度上的分布看成一个单词,则每段信号就表示成了由各个单词组成的一篇篇文档,这就可以直接从数据的角度去揭示能量分布的这种规律性。然后,以词包模型处理后的结果作为特征向量,用SVM分类算法诊断出结果。最后用无锡某汽车生产线SQI-MFS实验平台和美国凯斯西储大学的轴承振动数据进行了实验,实验验证了该方法比时域特征(RMS)和时频域特征(WEWEE)的诊断结果精确,可以在滚动轴承故障诊断领域展开应用。     

三种非平稳信号时频分析的方法

讨论了当前常用的三种非平稳信号时频分析方法,即窗口傅立叶变换(Windowed Fourier Transform)、Wigner分布(Winger-Ville Distribution)和小波分析(Wavelet Analysis)的特点,及其适用的局限性.     

一种抑制维格纳分布交叉项的方法及在故障诊断中应用

分析了滚动轴承典型故障产生机理及其故障特征频率,提出一种利用自适应短时傅里叶变换（ASTFT）抑制维格纳分布（WVD）交叉项的故障诊断方法。该方法首先对信号进行ASTFT得到信号的ASTFT谱图,然后将ASTFT谱作为窗函数对信号的WVD进行加窗处理,从而有效消除掉WVD中的交叉项。仿真实验验证了该方法的优越性。将该方法应用于轴承的故障诊断,结果表明,该方法用于故障特征提取是有效的。     

基于希尔伯特-黄变换方法的信号奇异性检测与仿真

介绍了希尔伯特-黄变换(HHT)方法的分析步骤、特点和应用范围,并对信号奇异性检测效果进行了仿真分析,并和短时傅里叶变换(STFT)、魏格纳-威利分布(WVD)、小波变换(WT)等分析方法进行了比较。结果表明,希尔伯特-黄变换方法具有良好的局部适应性和在信号奇异性检测方面的有效性及优越性。     

New research trends on high-precision time transfer technology

High-precision time transfer plays an important role in the areas of fundamental research and applications. Accompanying w ith the remarkable improvements in the ability of generating and measuring high-accuracy time-frequency signal,seeking for new time-transfer techniques betw een distant clocks w ith much further improved accuracy attracts attentions w orld-w idely. The time-transfer technique based on optical pulses has the highest precision presently,and the further improvement in the accuracy is heavily dependent on the time-domain properties of the pulse as w ell as the sensitivity of the applied measurement on the exchanged pulse. The application of optical frequency comb in time transfer for a precision up to femtosecond level are currently the focus of much interest,and has recently achieved many breakthroughs. Further investigations show that,utilizing quantum techniques,i.e. quantum measurement technique and quantum optical pulse source,can lead to a new limit on the measured timing information. Furthermore,it can be immune from atmospheric parameters,such as pressure,temperature,humidity and so on.Such quantum improvements on time-transfer have a bright prospect in the future applications requiring extremely high-accuracy timing and ranging. The potential achievements w ill form a technical basis for the future realization of sub-femtosecond time transfer system.     

高精度金刚石刀具研磨关键技术研究

金刚石刀具刃口锋利度对所加工零件的表面质量有着重要影响。通过确定合理的研磨设备结构和合理的研磨工艺参数,获得的刀具刃口锋利度从300 nm提高到了50nm,刀面表面粗糙度从15nm提高到了0.5nm,刀具刃口质量得到了明显改善。     

Rotation error measurement technology and experimentation research of high-precision hydrostatic spindle

The hydrostatic spindle is widely applied in the field of high-precision machine tools, which has some advantages such as high stiffness, high rotary precision, and the high damping shock absorption. The spindle rotation error is an important index to measure the machining accuracy of machine tools. Due to the installing eccentric error of the test bar, conventional method based on the standard test bar to measure the rotation error indirectly is applied to the precision machine tools and common machine tools whose rotation error is greater than 1 μm only. In order to eliminate the installing eccentric error of the standard test bar, it presents a self-reference approach that takes the online finish turning test bar, rather than that of the standard test bar, as the measuring datum. Using the capacitive micro-displacement sensor and the LMS data acquisition equipment as the test platform, it designs a set of spindle rotation error measurement system. Then it studies the frequency domain three-point method and has the rotation error and roundness error of high-precision hydrostatic spindle separated. Experimental study shows that the rotation error and the roundness error of the spindle are 0.9 and 0.3 μm, respectively, under the circumstance of conventional standard test bar as the measuring datum. However, if it takes the online finish turning test bar as the measuring datum, the rotation error and the roundness error of the spindle are only 0.3 and 0.1 μm, respectively. The self-reference method is able to eliminate the installing eccentric error of standard test bar directly, and the measurement system has realized the accurate measurements of the rotation error and roundness error of the high-precision hydrostatic spindle.     

小波阈值降噪与经验模态分解在信号瞬时特征提取中的应用

为了在信号瞬时特征提取过程中有效降低噪声干扰影响,提出一种基于小波阈值降噪和经验模态分解(EMD)的信号瞬时特征提取方法。根据信号特征选择适合的小波阈值函数进行降噪处理,然后对降噪信号进行EMD分解,以互相关系数作为判别依据,保留含有信号瞬时特征的本征模函数(IMF),并进行Hilbert时频谱图和边际谱图分析,最终完成信号瞬时特征的提取。     

高精度微波时频传递链路体制设计及关键技术

高精度时间频率的产生和超高精度时频信号的传递是现代物理学、天文学和计量科学的基础,中国空间站高精度时频科学实验系统已随“梦天舱”成功发射,标志着我国天地融合、立体交叉的国家时频系统建设迈出了关键一步。介绍了高精度时频科学实验系统项目的基本情况以及微波时频传递链路的研究进展,重点阐述了高精度时频系统微波传递链路的信号体制设计,基于提出的信号体制设计了同频+三频两种微波时频传递链路比对模式并给出了钟差比对模型,最后通过仿真及在轨实测数据分析表明设计的微波时频传递链路可实现亚皮秒级伪距测量精度。     

IMF分量的倒频谱分析在滚动轴承故障诊断中的应用

轴承局部损伤故障引起的振动响应往往会被较大的振动信号所掩盖,影响故障的正确诊断。本文提出IMF分量的倒频谱分析方法,首先将复杂的信号分解为有限的内禀模态函数（IMF）之和,对原始振动信号进行降维;再对IMF分量进行倒频谱分析,利用倒频谱方法准确地提取振动信号幅值谱上的周期特征。对EMD分解得到的多个IMF分量同时做倒频谱分析,可以相互验证,从而得到更可靠、更准确、更可信的诊断结果。通过对IMF分量的倒频谱分析法和Hilbert包络谱分析法诊断效果进行比较,结果表明,IMF分量的倒频谱分析方法比Hilbert包络谱分析提取的故障频率特征更精准、可靠。     

基于加速度传感器阵列六自由度振动测试方法研究

利用多个加速度传感器组成传感器阵列进行六自由度振动测试,但该方法振动线速度、角速度等参数是通过对加速度信号进行积分方法获得的,数值积分随时间增长的积累误差迅速增大,限制传感器阵列长时间测量。介绍传感器阵列测试方法,对数值积分误差进行分析,并提出用基于经验模态分解(EMD)的理论数据处理方法解决上述问题,通过仿真和实验验证了该方法的有效性。     

IMF筛选停止条件的分析及新的停止条件

分析了目前经验模式分解(empircal mode decomposition,简称EMD)中本质模式函数(intrisic mode function,简称IMF)筛选停止条件,并提出了一种新的筛选停止条件.首先建立了一种EMD分解效果的检测方法,采用该方法分析了3种IMF筛选停止条件,从分解效果图可以看到3种停止条件对EMD分辨率的影响;然后提出了一种改进的IMF筛选停止条件;最后通过分解面的效果图和算例,表明新方法可以减少模式混叠现象,提高EMD分解效果.     

基于EMD与倒谱分析的轴承故障诊断

提出了一种基于经验模态分解与幅值倒频谱分析的轴承故障诊断方法。该方法首先对外圈故障信号作传统的傅里叶幅值谱和幅值倒频谱分析,未能明显地找到故障特征;然后对故障信号做经验模态分解,并对分解出来的第一层本征模函数作倒频谱分析,有效地提取出了故障特征;最后,用该方法分别对具有内圈故障和滚动体故障的轴承故障信号作分析,也有效地提取出了故障特征。实验结果表明,通过联合经验模态分解和倒频谱分析,能有效并且准确地提取出轴承的故障特征频率。     

电机转速传感器高精度检测装置的研究

本文开发了一套装置,用来检测电机转速传感器是否合格,实时显示当前的实际转速和自动对中能力。该装置采用图像识别技术,同时利用ARM和伺服控制系统,对图像进行检测、识别、高精度位置控制以及高速度的完成,实现装置的高精度自动对中。