[發明專利]一種用于加速試驗的非平穩振動信號生成方法

有效

• 申請號: 201710844608.6
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107727345B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 徐鵬;劉勐;吳玉月;周新;唐辰;王宇璇
• 申請（專利權）人: 合肥通用機械研究院有限公司
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;鄭琍玉

本發明涉及一種用于加速試驗的非平穩振動信號生成方法。本發明包括步驟：原始振動加速度信號分類、分解成高斯振動信號和正弦振動信號、合成新的非高斯振動信號。本發明還原了道路運輸過程中隨機振動的非高斯振動特性及本質存在的加速度瞬變。本發明在原始振動信號分解過程中將加速度瞬變信號單獨分離出來，使得重新生成的加速度信號可用于振動加速試驗，本發明保證了測試振動時間壓縮過程中，瞬變加速度信號的時長以及振動量級不受改變。

技術領域

本發明屬于振動試驗領域，具體是涉及一種用于加速試驗的非平穩振動信號生成方法。

背景技術

振動試驗是指評定產品在預期的使用環境中抗振能力而對受振動的實物或模型進行的試驗。根據施加的振動載荷的類型把振動試驗分為正弦振動試驗和隨機振動試驗兩種?，F有模擬隨機振動的方法：將采集到的實際振動信號時域譜(加速度譜，如圖1所示)通過傅里葉變換得到對應的頻域譜(功率密度譜，如圖2所示)，即通過頻域譜信號控制振動試驗過程，再將所述頻域譜通過逆傅立葉變換還原得到對應的時域譜(如圖3所示)進行輸出。該方法雖然表現出了運輸振動過程的隨機性，且試驗操作簡單，只需要對單一參數進行控制。但是該方法存在的缺點在于：輸出的隨機振動信號為高斯隨機信號(峭度＝3)，而實際運輸振動信號為非高斯隨機信號(峭度>3)；輸出的是穩定振動信號，忽略了本質存在的大量的加速度瞬變，這些瞬變對產品的危害程度遠大于穩態振動部分，且由于瞬變加速度的值普遍較大，其對產品的損傷機理可能包括跌落、碰撞等，因此對瞬變振動信號的忽略會致使測試結果不準確；對信號非高斯、非平穩性的忽略所造成的偏差，在加速試驗下被進一步擴大。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于加速試驗的非平穩振動信號生成方法。

為了實現本發明的目的，本發明采用了以下技術方案：

一種用于加速試驗的非平穩振動信號生成方法，包括以下步驟：

S1、對實際振動加速度信號進行加窗處理，求得每個窗口內加速度信號均方根值Grms，其中其中N為每個窗口內的樣本數量，g_i為窗口內第i個加速度信號樣本值；

S2、對每一個窗口的均方根值Grms進行判斷并分類存儲：

若該窗口的均方根值Grms大于前、后窗口均方根值之和的L倍，L>1，則認為該窗口內振動加速度信號發生瞬變并將該窗口的均方根值Grms存入瞬變數據集合中，同時將該窗口的均方根值Grms縮小至前、后窗口均方根值的平均值后存入穩態數據集合中；

若該窗口的均方根值Grms小于或等于前、后窗口均方根值之和的L倍，則認為該窗口內振動加速度信號平穩并將該窗口的均方根值Grms存入穩態數據集合中；

S3、求得所述穩態數據集合中每個均方根值Grms_jm對應的概率密度函數，所述概率密度函數其中T_jm為相應均方根值Grms_jm對應窗口的振動時長，T_j為實際振動總時長；

S4、根據公式將所述概率密度函數P_m對應的振動時長T_jm進行壓縮，所述T_pm表示壓縮后的測試振動時長，Grms_pm表示壓縮后的測試振動加速度信號均方根值，k為常數取2～5；所述其中T_p表示壓縮后的測試振動總時長；

S5、以所述測試振動加速度信號均方根值Grms_pm為振幅，以T_pm為測試振動時長，生成X段連續的高斯振動信號，其中X表示振動量級數且與所述均方根值Grms_jm的個數相等；