一种改进的基于相位差法的频谱校正方法

采用相位差校正法进行频谱校正,对幅值进行校正需要依赖于窗函数的谱函数。而实际上很多窗函数都十分复杂,其谱函数的解析表达式难以取得。该文提出基于相位差法取得频率修正量后,可以将原加窗序列乘以一个由频率修正量产生的复数序列,相当于进行一个小的频移,产生一个新的序列。新序列的信号频率正好对准离散频谱上的某一根谱线,不会产生泄漏。因此在幅值校正时不需要依赖窗函数的谱函数,通用性好。仿真研究和应用实例表明,采用该文提出的方法,选择合适的窗函数,即使是密集分布的频谱,也可以达到理想的校正精度     

基于稳健全息阶比谱提取微弱故障特征

提出了一种稳健全息阶比谱方法,用于提取变速器变速过程的微弱故障特征。首先分析了转速波动对传统阶比方法分析精度的影响,构造了基于转速调整的改进阶比方法,对水平与垂直方向加速过程信号的改进阶比谱进行全息分析,构成稳健全息阶比谱,并与单测点改进阶比谱结果对比。试验表明,改进阶比谱能有效抑制转速波动对等角度采样的影响,提高了阶比谱分析精度,有效增强了全息阶比谱的稳健性;相对于任一方向单测点阶比谱,稳健全息阶比谱既能分析变速过程信号,又能融合多点信息,其量化参数能更准确评价诊断对象的技术状态,证明稳健全息阶比谱是一种全面、可靠提取变速过程微弱故障特征的有效方法。     

频谱分析中用于相位和频率校正的相位差校正法

提出了一种对连续时域信号分前后两段作傅里叶变换,利用其对应离散谱线的相位差校正出谱峰处的准确频率和相位的新校正方法——相位差校正法,通过窗谱函数的公式还可以校正其幅值,以解决离散频谱分析中由于谱峰谱线没有对正峰顶时所带来的较大误差。该方法原理简单,通用性好,运算速度快,校正精度高,可以在不知道窗谱函数表达式的情况下,直接用其相位差进行求解。仿真研究表明,对单频率成分的频率、相位、幅值进行校正,频率误差小于0.0002个频率分辨率,相位误差小于0.1 度,幅值误差小于0.02% 。     

离散频谱综合相位差校正法

提出一种利用相位差的离散频谱综合校正法－时域平移＋改变窗长法，即第二段时域序列比第一段滞后L点，对这两段时域分别作N点和M点的FFT分析，利用对应峰值谱线的相位差进行频谱校的方法，这种方法是一种通用的离散频谱相位差校正法，文献[10-11]提出的校正方法只是此法的两个特例，仿真结果表明，该方法实施方便，精度较高，适合于各各对称窗函数，抗噪声能力强。     

组合复信号的相位差法频率估计EI北大核心CSCD

在随机噪声的干扰下,传统的时移相位差校正算法的抗噪声性能可通过增大时移长度来提升;然而,随机噪声的影响、谱线定位错误以及过长的时移均可能引入相位绕卷问题,从而导致较大的估计误差,这大大限制了传统算法的估计精度。针对这一问题,研究了造成相位绕卷的主要因素,并分析其对时移相位差法频率估计的影响;为进一步提高频率估计的精度,提出一种组合复信号的相位差校正法。仿真结果表明,与几种传统的相位差算法相比,组合复信号的相位差法可实现长时移下的频率估计,且具有良好的抗噪声性能。     

基于全相位滤波的密集成分的频率估计

为提高密集谱成分的频率估计精度,提出基于全相位滤波的频谱校正法。构建了可以反映以谱峰为中心的三根谱线的相位线性偏离因子,用以辨识所关注的频点是否存在密集谱分布;将所关注的频点参数代入全相位窄带滤波器的解析公式,生成滤波器系数;用现有的谱校正法(如比值法)对全相位滤波输出的有效样本段进行频率估计,即可估测出密集频率成分。试验证明,该方法可以大大地去除谱间干扰误差,相比于现有的频谱校正法,提升了密集频率成分的估计精度,具有较广泛的应用前景。     

基于声振信号EMD分解的轻微碰摩故障诊断方法研究

针对转子系统局部碰摩故障特征及声音振动信号特点,采用一种基于声振信号经验模式分解(Empirical Mode Decomposition简称EMD)的轻微局部碰摩故障诊断方法对滑动轴承碰摩故障进行特征提取。由于EMD分解不需要固定的基函数,根据信号特征自适应的调整,从而实现碰摩特征及旋转激励背景信号自动分解。通过设计滑动轴承缺油工况轴承碰摩试验,并进行振动全息测试分析,将所得声振信号本征模式函数时域特征和边界谱特征与转子径向位移及轴承座加速度信号对比分析,确定了碰摩部件;从而证明基于声振信号EMD分解的碰摩故障诊断方法的有效性。     

频谱校正理论的发展

在分析国内外各种频谱校正方法优缺点的基础上 ,系统地评述三点卷积校正法、比值 (内插法 )校正法及相位校正法等若干理论发展及应用问题。目前频谱校正理论已经能准确地自动识别出离散频谱中的单频成分和间隔较远的多频率成分 ,并自动校正其频率、幅值和相位 ;对多频成分谱线干涉中的单频成分能自动判定 ,且能用参数识别法对两个密集频谱进行校正 ;对于密集频率成分信号 ,可用频谱细化的方法 ,将发生谱线干涉的各谱峰分离开 ,再进行识别和校正。在不采长样时 ,密集频率成分和连续谱的识别和校正技术将是主要研究方向。频谱校正理论在振动信号分析和故障诊断中具有广阔的工程应用前景     

基于泊松过程的超高斯随机振动试验控制技术研究

针对工程化的超高斯随机振动试验控制技术实现尚存在问题,在对其控制原理研究的基础上,提出基于泊松过程的超高斯随机振动控制策略。利用参考谱设计出符合控制要求的滤波器,通过泊松过程产生泊松点,使泊松点的信号取值服从正态分布,利用该信号与滤波器之间的卷积运算产生用于系统控制的驱动信号,从而实现对超高斯随机振动试验控制系统的功率谱和峭度同时控制,且二者相互独立。仿真与实验结果表明,基于泊松过程的超高斯随机振动试验控制算法,其控制输出响应谱与参考谱的误差满足振动试验工程上±3dB要求,控制峭度也达到很高的精度,完全满足工程要求。     

离散频谱的频率抽取校正法

在对几种现有的离散频谱校正的方法作了综合分析和回顾的基础上,对现有的频谱校正方法进行了改进,提出了一种新的校正方法——频率抽取校正法,通过抽取幅值谱中最大谱线处的频率成分来确定信号分量的频率,采用最小二乘拟合法修正其幅值和相位,如此循环抽取和修正即可逼近原始信号。仿真结果表明,该方法提高了离散频谱校正的精度,且实现方便,适用于一般的工程平稳信号处理。     

基于弗德卡曼阶比跟踪的转子起停车故障特征提取方法及应用

针对传统起停车过程分析采用短时傅里叶变换提取瞬时幅值及相位会损失瞬变信息的不足,用弗德卡曼阶比跟踪原理（Vold-Kalman Filter Based Order Tracking,VKF-OT）结合全息谱原理,提出新的转子起停车故障特征提取方法。由转子起停车瞬态响应数据中提取随转速变化的阶比分量,通过各阶分量复包络直接求幅值、相位,能克服傅里叶变换的平均效应,保留转子振动瞬变信息;通过VKF-OT集成转子截面振动信息,结合全息谱理论绘制阶比全息瀑布图,提取转子起停车状态的故障特征,并用于起停车瞬态动平衡。结果表明,该方法可有效提取转子典型故障特征、降低转子系统一阶临界振动。     

对两个频率相近成分作频谱校正的非迭代形式研究

双频率模型(DFM)的频谱校正是否存在类似于单频率模型(CSM)的非迭代校正形式,以及相应的校正性能尚未见文献报道。作者分析了CSM存在简单校正公式的原因,给出了DFM加矩形窗的非迭代校正式,采用包含幅度相差10倍的DFM对校正式进行了仿真考核。研究结果表明:CSM存在简单校正式的原因在于窗谱函数可以分解为超越函数与有理分式的乘积,前者在相邻的离散谱线上绝对值相等;由这两个特性可建立DFM相对简单频谱校正关系,但是除了DFM加矩形窗的情形外,其它均涉及高于2次的多项式方程。仿真考核表明,给出的校正式对幅度强的成分的误差小于幅度弱者,并且当DFM频率间隔超过两个经典频率分别率时,最后采用CSM校正式。     

基于小波包变换的高程差对爆破震动信号影响分析

爆破施工现场地形一般都有一定的起伏,爆破地点与被保护目标具有一定的高程差。为了研究高程差对爆破震动信号特性影响,依托工程实践,采集了大量爆破震动信号。分析表明正的高程差对爆破地震波峰值具有放大效应,并且放大效应在一定的范围内存在。利用小波包分析的信号处理方法对高程差影响下的爆破震动信号能量分布和时频特征进行了研究。研究表明,正高程差使爆破震动信号中的低频成分增多,低频成分在整个信号中的能量分布有增大趋势,这一特点对爆破地点周围目标保护不利。分析高程差对爆破震动信号的影响,从而优化爆破设计,更好地保护爆破地点周围的目标。结论具有重要的现实意义。     

密集频率数字信号的判定和校正方法

数字信号的频谱分析中,DFT只得到的频谱可以粗略确定实验信号各谐波频率,振幅和相位,单频谱谐波在其频率的某一邻域内的细化幅值频谱和相位频谱具有显著的特征,通过分析比较,单频率谐波细化频谱与矩形窗的频谱极其相似,依此为准绳,可以判定密集频率信号,进而通过待定谐波参数,选择合适的参数区间和步长组合循环计算,并用矩形窗频谱近似单频率谐波细化频谱的办法,则可以还原校正密集频率的谐波参数,校正精度略低于细化频谱对单频率谐波的计算结果,该方法可以较好的进行情况多变的多个密集频率频谱分析,越多的密集频谱,需要更大的计算量。     

基于相位差的频谱校正方法的研究

研究了基于相位差的频谱校正方法的基本原理,提出一种利用相位差校正的新方法———窗中心平移法。仿真结果表明,该方法实现方便,精度较高,适用于各种对称窗函数。在此基础上,将窗中心平移法与时域平移和改变窗长法综合应用,推导出相位差校正的统一公式。     

激光多普勒效应在爆炸冲击测量中的应用研究

将激光多普勒效应应用于爆炸圆筒实验中,实现了圆筒表面形变过程的动态测量.系统采用了外差式纵向激光多普勒测量结构,利用1/2波片、1/4波片与偏振分光棱镜相结合及外差式参考光结构,有效地提高了多普勒信号的强度与信噪比.在信号处理方面,采用了短时傅里叶的频谱分析方法,提高了系统噪声适应能力和信号处理速度;另外采用了相位差频谱校正技术,实现了频率细化和精度提高.最后给出了在不同爆炸载荷条件下的圆筒实验测量结果.     

基于频率控制的自适应随机共振系统研究

研究双稳Duffing系统随机共振产生机理,针对不满足绝热近似条件的大参数信号,提出基于频率控制自适应随机共振微弱信号检测系统,实现对未知大频率微弱信号检测。仿真结果表明,该系统能实现大频率信号随机共振,较传统随机共振系统精度及系统输出信噪比均极大提高,并能扩展其在微弱信号检测领域的应用。     

基于聚类分析的航天继电器多余物检测方法研究

以往的航天继电器多余物检测算法不能有效的去除可动组件固有振动信号的干扰,难以保证判别结果的准确率。依据固有振动信号的周期性和微粒信号的随机性,提出了一种基于聚类分析的多余物检测方法。运用三门限端点检测算法,识别出信号脉冲,从而选取脉冲中心位置、脉冲起止时刻和脉冲个数3个特征参数。采用基于改进的k-平均聚类分析法对脉冲序列进行分类,计算其标准差作为是否存在多余物的主判别依据,并对信号脉冲序列数据集相位和次数表示于二维平面内,以其密度分布作为辅助判别依据。试验验证表明,该方法可以有效判别航天继电器是否存在多余物微粒,并对其它密封电子元器件和电子装置的多余物检测具有一定的借鉴意义。     

基于最大相关波形延拓的经验模式分解端点效应抑制方法

针对端点效应使经验模式分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）结果出现畸变,严重影响算法精度的现象,提出了一种新的抑制经验模式分解端点效应的方法：最大相关波形延拓法。该方法借鉴匹配追踪算法思想,将信号端点处波形向信号内部平移,以找出与之最相似的波形,然后以最相似波形外侧的一段数据作为信号端点外数据的估计。利用仿真数据和某炼油厂风机轴瓦振动数据对最大相关波形延拓法进行了验证,结果表明该方法能够明显减小经验模式分解的端点效应,特别对周期信号和循环平稳信号有很好效果。同时,所提出的方法具通用性,能够减小数字滤波、小波分析等信号分析方法中端点效应对算法精度的影响,具有较大的理论意义和实用价值。