非线性调频分量分解的转子油膜涡动信号分析研究

转子轴承系统的振动信号常呈现非线性调频特征且信号分量在频域混叠,传统的频谱分析方法难以处理该类信号。基于参数化解调的非线性调频信号分解方法来分析油膜涡动、油膜振荡特征信号能够有效分解频域混叠的非平稳信号。首先通过优化频谱集中性指标来估计信号瞬时频率参数并用估计到的参数将非线性调频信号解调为平稳信号,最后用带通滤波器提取解调信号。仿真及实验信号通过该方法分析后的结果证明,所用非线性调频分量分解的信号分解方法能够有效提取转子轴承系统的油膜涡动、油膜振荡故障特征,从信号时频图及提取分量的时域图可以清晰看到油膜涡动、油膜振荡的发生发展过程,为早期油膜涡动判定提供依据。     

基于频域盲解卷的噪声信号分离

由于机械噪声传播过程中存在反射等多种因素影响，大多数情况下混合噪声分离更适合采用卷积模型，为此提出了一种多频点盲解卷算法。有别于传统的频域盲解卷算法，新算法利用有限的少数几个频率点直接从频域模型恢复出时域噪声信号。算法为瞬时混合盲分离。主成分分析一瞬时混合盲分离结构，首先对给定的每一个频率点执行瞬时混合盲解卷算法，获得噪声源的基本估计，然后再经过主成分分析和第二次盲源分离。提高分离性能和增加算法鲁棒性。由于算法不需要对所有频率点执行瞬时混合分离，计算量小，同时也不存在传统频域盲解卷算法排列顺序不确定性的缺点，具有较好的应用价值。仿真实验证实了新算法能有效地分离机械噪声信号。     

"双时域四谱"法在振动信号分析中的应用

准确地提取各种典型故障的振动信号的时频域特征是进行机械故障诊断的关键．为了综合提高诊断能力,突出信号特征,本文介绍了一种信号分析与故障诊断新方法,该方法以“双时域四谱”综合诊断法为理论基础．具体应用双时域（原始时域和包络时域分析）和四频域（功率谱分析、细化谱分析、解调谱分析、倒频谱分析）的振动诊断方法,综合各自的诊断优势,对用特征振动信号进行诊断的问题进行了研究,并阐述了这些方法的特点和功能．     

基于香农采样定理的结构风振时域计算改进

基于同步测点的风压时程数据的响应计算有两种方法:时域法和频域法,它们得到的结果存在一定的差异。针对如何改善时域算法的精度进行研究,提出基于香农采样定理对风压时程数据进行加密的方法。将此方法运用到一个有解析解的两自由度结构算例和一个实际工程算例中,对采样数据量和采样频率都一定的荷载时程数据进行香农插值加密;分别采用插值加密之后的数据与未插值加密的数据进行计算,得到频域和时域结果。通过计算结果的比较得到以下结论:荷载时程数据相同的情况下,对于风致振动响应,频域计算的结果一般比时域计算更精确,时域计算的误差主要由高频部分的误差引起;运用香农采样定理,对已采得的数据进行插值加密,频域计算精度基本不变,但时域计算精度能得到提高。     

Identification of the dynamical properties of structures using free vibration data and distributed genetic algorithms

The dynamical properties of structures, such as natural frequencies, damping ratios and mode shapes, can be obtained by several identification methods. Some are based on the direct signal processing in a time domain; others transform response data to the frequency domain. The development of these techniques is useful in the production of more accurate structural models; they can be also used to test the level of damage in structures (or verify their strength to support new load actions) by using experimental data. There are situations where frequency domain algorithms and conventional system identification techniques fail, do not allow adequate solution of the identification problems or become trapped in a local optimum. It is in these cases where evolutionary optimization techniques are important tools for evaluating the dynamical properties of structural systems in practical applications. This article presents a methodology to determine the dynamic properties of structures knowing their response in terms of displacement, velocities or accelerations in the time domain when they are subjected to a free vibration excitation. In order to do that, a specialized evolutionary algorithm capable of adapting its parameters to the different types of registers obtained from the dynamic time response of a structure is implemented in a robust way, making this approach useful in practical situations. A distributed real genetic algorithm (DRGA) based on an island model of different subpopulations is used to adjust a simulated response signal of a building to the real response signal. Initially, computer-generated synthetic response signals are used but, in future, the approach will be validated with signals obtained from free vibration experimental tests and will be extended to other types of dynamical excitation signals. Finally, the method will be tested with data obtained from earthquake events.     

超声多普勒信号的频谱分析

超声多普勒信号具有非平稳性，利用传统的短时傅里叶变换分析该信号不能同时得到较高的时间频率精度，为克服这一缺点，本文简要介绍了多普勒信号频谱分析的几种新方法，并将它们和传统的方法进行性能的比较。     

无转速计的旋转机械Vold-Kalman阶比跟踪研究

结合旋转机械升降速阶段振动信号的特点,提出了一种无转速计的旋转机械Vold-Kalman阶比跟踪方法。该方法利用能量重心法对振动信号进行频谱校正,估计瞬时频率,获得参考轴转速信号,再对振动信号进行Vold-Kalman阶比跟踪,提取阶比分量。与需要转速计的经典Vold-Kalman阶比跟踪方法相比,该方法无需鉴相装置,完全用软件方式实现,算法精度高。仿真和应用实例分析结果表明此方法能够在时域中准确地提取幅值和频率变化的阶比分量。     

滚动轴承故障脉冲信号提取及诊断:一种盲解卷积方法

运用一种基于峭度最大化的盲解卷积算法，从局部损伤的滚动轴承振动信号中提取或增强脉冲冲击信号。在对内、外圈存在损伤的轴承振动信号进行解卷积处理后，故障脉冲信号得以充分增强，而且在时域上呈规律地分布。另外，取2倍的解卷积信号样本标准差为阈值，通过时域阈值除噪，可以进一步得到提纯的故障脉冲序列。计算表明，其脉冲线周期性出现的平均频率与相应的故障特征频率相当吻合。     

高血压患者脉博信号的采集与频谱分析

根据人体脉搏信号的特点,提出了一种对脉搏声信号进行检测和数据采集的方法,讨论了脉搏声信号采集和处理过程中各参数之间的关系及应取的指标,介绍了脉搏信号的一种频域分析方法－功率谱分析,获得了两种脉搏信号的功率谱图,取检测对象１０８例,其中通过对６５例高血压患者,４３例健康人作为对照组的脉象信号的功率计算,发现高血压患者脉搏功率谱高频部分的能量分布较健康人发生了明显的变化,并从人体生理病理学的角度分析了     

高血压患者脉博信号的采集与频谱分析

根据人体脉博信号的特点,提出了一种对脉搏声信号进行检测和数据采集的方法。讨论了脉搏声信号采集和处理过程中各参数之间的关系及应选取的指标,介绍了脉搏信号的一种频域分析方法——功率谱分析,获得了两种脉搏信号的功率谱图。取检测对象１０８例,其中通过对６５例高血压患者、４３例健康人作为对照组的脉象信号的功率谱计算,发现高血压患者脉搏功率谱高频部分的能量分布较健康人发生了明显的变化,并从人体生理病理学的角度分析了变化的可能原因。得出了对高血压疾病的临床诊断有参考价值的结论     

用时域峰值法计算频率和阻尼

时域参数识别法无需将测试信号在时域与频域之间变化,避免了由FFT变换引起的截断误差,如能量泄漏等。本文根据脉冲响应时间序列的峰值及其对应的时间序列计算频率、阻尼、幅值和相位。算例表明,本文方法计算精度高,不仅能高精度地识别频率、阻尼比、幅值,而且能有效地识别相位角,为重构信号创造了条件。     

一种基于平坦测度的瞬态信号检测技术

在感知音频编码中,需要对出现瞬态信号的帧进行特殊处理,其前提是合理地检测出瞬态信号。基于瞬态信号的时域和频域特点,提出一种利用信号的平坦测度作为判决函数的时-频瞬态检测方法。通过MATLAB软件仿真测试,此方法在多数测试音乐中的漏检和误检数量较少,且算法复杂度较低。与已有的瞬态检测方法相比,此方法在漏检和误检方面有所改善,且算法复杂度随着瞬态信号的明显程度自适应的变化,具有检测准确度高、算法简单等优点。     

岩体软弱夹层对爆破震动信号影响的试验研究

岩体中的软弱夹层对爆破震动信号有明显的影响。在南宁市郊区一采石场进行了软弱夹层影响爆破震动信号的试验,在试验中采用了无线网络控制的爆破震动信号测量系统,并针对以前试验中的不足,改变了药包起爆顺序,试验结果表明：在软弱夹层上方爆破的震动信号时域曲线比较规整简单,频域曲线主峰非常突出明显且高频部分很少;在软弱夹层处及其下方爆破的震动信号时域曲线相对软弱层上方要复杂的多,频域曲线叠加了较多的高频成分,曲线中呈现多峰特性。依据试验结果提出了采用爆破震动信号识别软弱夹层的近似简便方法,并对该法的原理和适用性进行了分析     

High-resolution optical chirped pulse gating

We describe a system for achieving high-resolution range gating using optically chirped pulses. The technique converts signals from the time domain into signals in the frequency domain through a nonlinear, sum-frequency generation process. The technique is based on similar methods used in microwave radar. We draw analogies between our method and conventional and time-lens imaging processes, and present experimental results demonstrating the method.     

Peak-to-average power ratio reduction in OFDM using cyclically shifted phase sequences

Two approaches for reducing peak-to-average power ratio (PAPR) in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) are proposed that are relied on a set of cyclically shifted phase sequences (CSPS) and implemented using the time domain circular convolution. After multiplying CSPS with the frequency domain data, the signal candidates can be expressed as weighted sum of the circularly shifted OFDM time domain data in the first method, which is called CSPS method. In the second method, weighted coefficients for generating the signal candidates in CSPS method are optimally selected to improve its performance; thus, the second method is referred to as optimised CSPS (OCSPS) method. The performances of the CSPS and OCSPS methods are evaluated using simulated data and compared with those of selective mapping (SLM) and partial transmit sequences (PTS). The simulation results show that both the CSPS and OCSPS methods can reduce the PAPR effectively, and that the OCSPS performs even better than the CSPS. The OCSPS can achieve the same performance as compared to the PTS. A distinct feature of the proposed methods is that only one inverse discrete Fourier transform is needed, and thus, the candidates can be calculated in time domain directly.     

基于DSP的振动信号阶比与时域同步平均分析

本文介绍了阶次这一特征分量在机械故障诊断中的应用，以及其原理和各种具体实现方法。而时域同步平均可以有效衰减与回转频率无关的干扰，提取与工作状态直接相关的周期信号。同时，时域同步平均的实现方法与阶比分析也有相似之处，所以本文也对其作了介绍。在比较几种传统方法后，提出了采用高速数字信号处理器DSP电路和插值算法来进行振动信号的阶比分析和时域同步平均处理。克服了基于锁相环电路采样方法跟踪精度低，速度慢和使用不便的缺点。     

爆破振动信号的时频分析

爆破振动信号的研究方法已由单纯的频域分析过渡到时频联合分布分析。在讨论FOURIER变换(FT)和短时 FOURIER变换(STFT)不足的基础上,论述了基于连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT)在爆破振动信号分析中的应用。作为一种严格的时频分析方法,论文尝试利用二次型时频分布来进行爆破振动信号的时频联合分析;通过几种二次型时频分布的对比分析,认为CWD在具有较强的时频聚集性的同时又较好的对交叉项进行了抑制,适合于进行爆破振动信号的时频分析。     

蛙人呼吸特征实验研究

为研究蛙人的声辐射特性,对蛙人的被动探测及其警戒系统的建立提供数据与实验支撑,进行了以携带开放式呼吸器的蛙人为对象的实验研究。通过湖上实验,采集了蛙人的呼吸声信号,利用功率谱、时域波形包络、包络谱对信号的时频特征进行了分析。结果认为蛙人的功率谱在低频段起伏比较明显,高频段比较平稳;高频段时域波形包络比低频段时域波形包络呈现更加明显的周期性,周期约为3s;时域波形的包络谱在0.3~0.4Hz之间有一个明显的峰值,此特征可作为识别蛙人的重要依据之一。采用包络谱法提取信号特征时,信号的高频段是理想选择,并且信号周期在10个以上时效果较好。     

调制FFT及其在离散频谱校正技术中的应用

提出了一种调制快速傅立叶变换(FFT),通过时域调制对实信号进行移频,打破频域内的对称性,再进行传统的FFT.该算法克服了直接进行FFT计算结果有一半冗余的缺点.将频率分辨率提高了一倍.提高了频率定位的精确度,从而减小了最大的幅值和相位误差,并进一步提高了抗噪性能.以比值校正法和相位差法为例,将调制FFT应用到离散频谱校正技术中,解决了基于FFT的离散频谱校正方法由于噪声影响而出现的一些问题,进一步提高了校正精度和抗噪性能.理论分析和Monte Carlo计算机模拟实验验证了上述结论的正确性.     

基于信号时频分解的模态参数识别

给出了基于响应信号Gabor展开与重构的模态参数辨识的时频分析方法。通过响应信号的展开与重构，单频特征振动可从复杂的响应信号中分离出来，由它些特征振动信号可进一步提取系统物模态振动参数。论述了频率、阻尼和特征振型的估计方法以及估计方法对系统响应信号的特殊要求。此方法可适用于平衡、非平衡的响应信号，且无需输入信号，属于环境激励下的一种参数辨识方法。仿真结果说明明频展开与重构方法是模态参数辩识的有效手段之一。