虚拟式多功能时频分析系统的研究与开发

介绍了典型的时频分析方法及所研发的虚拟式多功能时频分析系统。该仪器系统功能十分强大,主要包括:零相位数字滤波、短时付氏变换、多分辨时频分析、魏格纳分布、乔伊威廉斯分布、小波和小波包阈值滤波、二进小波及小波包正交分解、连续小波变换等。文中逐一介绍各主要功能的基本原理。给出了仪器的开发、设计、仿真及其应用实例。值得一提的是,在分析极大极小尺度共存信号时,作者所提出的多分辨时频分析方法比其它经典时频分析方法有明显的优势。     

弱非平稳转速下转子动平衡方法

提出弱非平稳转速下转子动平衡方法,通过对动不平衡振动信号的时间频率联合分析处理获取各次动平衡试验振动信号的转速无关化幅值、相位和振幅转速无关化信号初相点等转速无关化振动信息。根据转速无关化振动信息给出了分别采用影响系数法、振型平衡法和全息谱平衡法计算不平衡量重径积和相位的方法。弱非平稳转速下转子动平衡方法免去了现有动平衡方法理论上对平衡转速必须处于恒定转速的严格要求,允许动平衡试验中平衡转速可以有一定的波动范围,消除现有动平衡方法中转速波动对动平衡精度的影响,实现超精密转子动平衡技术。     

环形超声电机定子的振动模态与谐响应分析

振动模态分析和谐响应分析是超声电机优化设计的重要步骤。基于本实验室提出的压电定子和压电转子振型嵌合式环形超声电机,利用有限元软件Ansys10.0建立了直径为60 mm的环形超声定子的模型,并对此电机定子进行模态分析以及谐响应分析,得出了定子的固有频率和振型以及理论振幅值,特别阐述了此电机定子最优振动模态的选择。同时利用Agilent 35670A对制作的电机定子进行扫频测试,结果表明:分析结果与实测结果基本接近。研究结论为超声电机的优化设计提供了理论依据。     

平面四杆机构的定性和定位轨迹综合

提出一种直接按轨迹定性要求中的曲率半径误差和直线度误差、圆弧段或直线段长短等定量要求进行定性综合的新方法。将舍有直观几何特性的轨迹曲线斜率角和曲率半径共同作为特征参数建立平面四杆机构连杆曲线的计算机数值轨迹图谱，设计了轨迹的圆弧度和直线度的评价模型，使不必增加附加坐标点即能根据所需的直线或圆弧要求直接进行定性综合，提出了根据斜率角反求轨迹曲线及结合最小二乘法进行间接的定位轨迹综合。两类综合都具有较高的综合速度．     

小波分析在平面四杆机构轨迹综合中的应用研究

将小波多分辨分析理论应用于提取连杆轨迹特征参数并以此构造连杆曲线图谱库,建立了相应的轨迹评价和轨迹复演模型。所提取的特征参数保留了相对斜率角曲线的仅与所取基点有关,与轨迹曲线方位及缩放比例无关的特性。本法减少了图谱数据库的数据冗余、提高了机构综合检索速度。通过与最小二乘距离对比表明本法仍然具有很好的检索排序效果,说明了小波分析可以有效地应用于连杆轨迹的综合课题。     

基于多分辨分析的时频分析

短时傅里叶变换由于采用固定宽度的时域窗，在缓变与瞬变信号共存的宽频带信号分析中，其时间与频率分辨力矛盾突出。采用Mallat算法的小波变换能够将信号正交分解成多尺度的信号分量，然而所提供的时频信息不很直观，难以识别其时频谱。通过对短时傅里叶变换和小波变换在时频分析中的优缺点分析，发现两者具有互补性。因此本文提出基于多分辨分析的短时傅里叶变换（取名为WAVSTFT），即采用Mallat算法将信号分解成多个尺度信号分量，再对各分量分别做与其尺度相适应的短时傅里叶变换，最后把得到的各时频谱在同一个不相平面上叠加，从而得到信号的总体时频构造。经理论分析与实例验证，该方法有效可行，为工程测试中的时频分析提供了一种有效的手段。     

有限区间信号边界效应问题的研究

研究了截断信号边界的“吉布斯”现象及数字滤波器相位特性对有限区间信号滤波处理的影响，在阐明了有限区间信号处理中边界效应物理本质的基础上，探讨了数字信号处理中通常所采用的边界处理方法的有效性问题，提出了一种命名为端值延拓法的新的边界处理方法，通过比较分析和实例验证表明这种方法的优越性，文中以零相位数字滤波及运用MALLAT算法对有限区间信号进行小波分解与重构为实例，介绍了其边界效应问题及解决方案，取得了很好的效果。     

阶比分析技术的发展应用与展望

介绍阶比分析技术的有关概念和实现旋转机械阶比分析的技术发展,以及基于转速计及跟踪滤波器的阶比分析技术、基于转速计信号的计算阶比跟踪技术和无转速计计算阶比跟踪技术.对阶比分析技术的应用进行了介绍.     

基于瞬时频率估计的旋转机械阶比跟踪

提出了基于瞬时频率估计(Instantaneous frequency estimation,IFE)实现旋转机械阶比跟踪的新方法,其优点是简化了阶比分析对硬件的要求,用软件的方法实现了阶比跟踪,仿真与实际测试试验验证了本方法的正确性。本方法实现了旋转机械非平稳振动信号中参考轴瞬时转速的跟踪、估计算法,为阶比分析的实际应用提供了一种新方法,是对原有阶比跟踪技术的有力补充,特别适合于虚拟仪器发展的要求。     

基于超声电机的X-Y精密定位工作台

超声电机是一种新型的微型电机,与传统的电磁电机相比它具有很多优点.基于这些优点超声电机可以在诸如定位、跟踪等方面有较好的应用.本文将超声电机作为于定位工作台的驱动部件,由两台行波型超声电机分别带动工作台的X、Y轴上的滚珠丝杠旋转,实现X-Y工作台的精确定位,定位精度可以达到2微米.