机械测试信号时域和频域特征分析.docx

第一章绪论
1.1概述
机器信号是指机器系统在运行历程中种种随时间变革的动态信息，经种种测试仪器拾取并记载和存储下来的数据或图像。机器设备是产业生产的底子，而机器信号处置惩罚与阐发技能则是产业生长的一个重要底子技能。
随着各行各业的快速生长和种种百般的应用需求，信号阐发和处置惩罚技能在信号处置惩罚速度、辨别能力、功效范畴以及特殊处置惩罚等方面将会不停进步，新的处置惩罚激素将会不停涌现。当前信号处置惩罚的生长主要体现在：1.新技能、新要领的出现；2.实时能力的进一步提高；3.高辨别率频谱阐发要领的研究三方面。
信号处置惩罚的生长与应用是相辅相成的，产业方面应用的需求是信号处置惩罚生长的动力，而信号处置惩罚的生长反过来又拓展了它的应用领域。机器信号的阐发与处置惩罚要领从早期模拟系统向着数字化偏向生长。在险些所有的机器工程领域中，它一直是一个重要的研究课题。
机器信号阐发与处置惩罚技能正在不停生长，它已有可能资助从事妨碍诊断和监测的专业技能人员从呆板运行记载中提取和归纳呆板运行的根本纪律，并且充实利用当前的运行状态和对未来条件的了解与研究，综合阐发和处置惩罚种种滋扰因素可能造成的影响，预测呆板在未来运行期间的状态和动态特性，为生长预知维修制度、延长大修期及科学地制定设备的更新和维护筹划提供依据，从而更为有效地包管呆板的稳定可靠运行，提高峻型要害设备的利用率和效率。
机器信号处置惩罚是通过对丈量信号进行某种加工变更，削弱机器信号中的无用的冗余信号，滤除稠浊的噪声滋扰，大概将信号酿成便于识别的形式以便提取它的特征值等。机器信号处置惩罚的根本流程图如图1.1所示。
丈量信号
信号处置惩罚
特征提取
得到设备结构特征或运行状态

机器设备

图1.1机器信号处置惩罚的根本流程
本文主要就第三、第四步调展开讨论。

第2章机器信号的时域处置惩罚及其阐发要领
2.1时域统计特征参数处置惩罚
通过期域波形可以得到的一些特征参数，它们常用于对机器进行快速评价和浅易诊断。
有量纲的幅值参数
有量纲的幅值参数包罗方根幅值、平均幅值、均方幅值和峰值等。若随机历程x(t)切合平稳、各态历经条件且均值为零，设x为幅值，p(x)为概率密度函数，有量纲型幅值参数可界说为
xd==
式中：xr为方根均值，为均值，为均方值，为峰值。
由于有量纲型幅值参数来描述机器状态，不光与及其的状态有关，并且与呆板的运动参数（如转速、载荷等）有关，因此直接用它们评价差别工况的机器无法得出统一的结论。
无量纲型参数
无量纲型参数具有对机器工况变革不敏感的特点，这就意味这，理论上它们与机器的运动条件无关，它们只依赖于概率密度函数p(x)的形状，所以无量纲型参数是一种较好的评价参数。一般它可界说为
，由此公式，可得到如下的一些指标
波形指标l=2,m=1
K=
峰值指标l→∞,m=2
C=
脉冲指标l→∞,m=1
I=
裕度指标l→∞,m=1/2
L=
峭度指标
K=
式中为信号尺度差=
2.2相关阐发要领以及应用
所谓相关，就是指变量之间的线性干系，它是一个非常重要的观点。对付确定性信号，两个变量之间可以用函数干系来描述，两者一一对应并为确定的数值。而两个随即变量之间不具有确定的干系。但是，如果这两个变量之间存在着某种不确定但却有着表征其特性的近似干系，这两个变量之间会有一定的线性干系。这时，对付一个随机机器信号，可以接纳相关性函数来描述其在差别时间的幅值变革相关水平。
自相关函数的观点和HYPERLINK"http://202.112.154.83/zskj/4018/%BF%CE%BC%FE%B9%E2%C5%CC/NEUTEST/llbf/02/2_2_2.htm"\l"#########"性质
x(t)是各态历经随机历程的一个样本函数，x(t+)是x(t)时移后的样本(图2.6)，把相干系数x(t)x(t+)简写为x()，那么就有:

图2.6波形图
若用Rx()体现自相关函数，其界说为:

信号的性质差别，自相关函数有差别的表达形式。如对周期信号（功率信号）：

非周期信号（能量信号）：

图2.7给出了自相关函数具有的性质。正弦函数的HYPERLINK"javascript://"自相关函数是一个余弦函数，在τ=0时具有最大值。它保存了幅值信息和频率信息,但丢失了原正弦函数中的初始相位信息。

Matlab编程实验结果
结构加噪周期信号，时域特征阐发，自相关函数特性的验证，（步伐1）

图2.8
如图所示：自相关函数消除了大量的噪声，周期身分变得非常明显。
原始信号的时域处置惩罚结果：
平均值：
极小值：
极大值：
尺度差：
方差：
峰峰值：

第3章机器信号的频域处置惩罚要领及其应用
信号处置惩罚中，傅立叶变更把一个随机信号解