[發明專利]一種信號中的周期瞬態特征的檢測方法

無效

• 申請號: 200810022203.5
• 申請日: 2008-06-27
• 公開（公告）號: CN101344427A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 朱忠奎;伍小燕;張茂青;羅力恒
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01H1/00
• 分類號: G01H1/00;G01M13/04;G01M13/02
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種信號的分析檢測方法，具體涉及一種對信號中的周期瞬態特征進行檢測的方法，可用于機械設備的故障診斷與狀態監測及生物醫學信號的檢測。

背景技術

對于信號中的瞬態成分的檢測，尤其是具有周期性的瞬態特征的檢測，在機械設備的故障診斷與狀態監測、生物醫學信號的檢測等領域具有廣泛的應用。由于檢測過程中獲得的信號中存在著各種原因引起的噪聲，因而其中的瞬態成分亦會被噪聲污染。

最直接的瞬態成分檢測方法就是直接判斷時域信號中是否存在瞬態成分，但是由于信號中的瞬態成分往往被夾雜在噪聲中，直接判斷信號中瞬態成分的準確性較低，效率也較低。

進行自相關表示是檢測信號中的周期成分的一種有效方法，但是對于信號中的瞬態成分，由于持續時間短，瞬態成分的分布往往是高斯的，因此通過自相關往往不能得到清晰的特征。

通過信號的功率譜估計也是分析信號中周期特征的一種的常用的方法。但是對于信號中持續時間短的周期瞬態特征，在功率譜中表現為較小的幅值，往往被噪聲淹沒，同時，瞬態特征本身是高頻成分，所以功率譜在高頻段且對頻率的跨度很大，通過功率譜檢測往往不能得到顯著的特征。實踐中，常用的周期瞬態特征的檢測方法是對信號進行包絡，然后對包絡信號進行自相關或者計算功率譜，自相關所反映的周期或者功率譜所反映的周期就是信號中瞬態成分的周期。但是，該方法需要計算包絡，且要求信號的噪聲較弱，對于在強噪聲中存在的周期瞬態沖擊，仍然能力一般。

時頻分布(包括小波變換)是分析信號中的瞬態沖擊的主要方法，能夠將信號的特征表現在時頻平面上，從而可以分析信號的瞬態特征在時頻平面上的分布情況。然而，對于具有周期性的瞬態特征，需要在時頻圖上讀取周期，這個工作是繁瑣的；對信號中的周期的判斷依然需要通過手工完成，效率和準確性較低。

發明內容

本發明目的是提供一種信號中的周期瞬態特征的檢測方法，以檢測信號中的瞬態特征的周期，提高周期判斷的效率和準確性。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種信號中的周期瞬態特征的檢測方法，利用傳感裝置輸入并進行模/數轉換，獲得信號x(t)，檢測信號x(t)中是否存在周期為T₁，T₂，…或T_m的瞬態特征，m為正整數，包括如下步驟：

(1)對信號x(t)進行時頻分解，得到信號特征的時頻表示TFR_x(t，f)，其中，t表示時間，f表示頻率；

(2)分別按照周期T₁，T₂，…，T_m，依下式

PxT(r,θ)=Σk=1n|TFRx(kT+T2πθ,r)|]]>

建立m個映射

式中，r為極徑，θ為極角，θ∈[0，2π)，n為小于等于m的正整數；

(3)分別將表示在極坐標圖上；

(4)當對應周期T_n(1≤n≤m)的極坐標圖中出現增強的特征表示時，判定待檢測的信號中存在有周期為T_n的瞬態特征。

如果信號中存在周期的且具有相同頻率特性的瞬態成分，那么小波變換將這些瞬態成分表示在時頻平面上相對時間軸等間隔分布的區域，相對于頻率軸具有同樣的頻寬。對信號x(t)進行時頻分解，得到其時頻表示為TFR_x(t，f)，給定周期T，令：