[發明專利]一種頻率—頻率平面能量分布圖的實現方法

有效

• 申請號: 201710978474.7
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107967239B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 段晨東;徐先峰;張彥寧;高強;梁棟;李光輝
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

本發明公開了一種頻率—頻率平面能量分布圖的實現方法，首先用頻率切片小波變換對信號進行時頻分解，得到信號的時頻分解矩陣，然后，通過對所有變換矩陣元素求模運算，以矩陣元素的模作為信號在該時間頻率點的幅值，由此得到信號的時頻幅值矩陣；然后，針對頻率空間，在時頻空間上求取每個頻率分量所對應時頻幅值序列的傅里葉變換，以獲取該頻率分量所對應時頻幅值序列的頻譜序列，最后，由時頻空間上所有頻率分量的時頻幅值的頻譜序列構成一個信號的頻率—頻率平面能量分布矩陣，把頻率—頻率平面能量分布矩陣按頻率——頻率——數值的形式投射到2維、3維色度圖上，即得到頻率—頻率平面能量分布圖?？捎糜谔崛⌒盘栔械恼{制和重復沖擊特征。

技術領域

本發明屬于信號處理領域，具體涉及一種頻率—頻率平面能量分布圖的實現方法。

背景技術

時頻分解是處理非穩態信號的有效方法，常用的方法有短時傅里葉變換、WVD分布、S變換、連續小波變換、離散小波變換、小波包變換、多小波變換、頻率切片小波變換等，這些方法把信號映射到時間—頻率(或時間—尺度)平面上，變換結果的幅值的物理意義可以視為信號在時間—頻率平面的能量分布。在這個時間—頻率平面上，對應某一頻率，能量分布的幅值變化規律反映了該頻率對應的信號分量的時域特征，如：信號分量幅值隨時間變化的規律，這些特征的進一步細化提取可以揭示信號深層次的特征。

目前，從時頻分解結果細化提取主要采用以下幾種方法：

(1)統計計算時頻分量的能量，把給定時頻空間的信號幅值能量作為特征值；

(2)選取特征時頻空間，對該子空間的分量進行逆變換重構，對重構的分量再做進一步分析。

但是，上述方法存在一定的局限性：

(1)對于時頻變換不是以時間-頻率分解為基礎的，如連續小波變換，它是按照時間—尺度為基礎，難以頻帶計算能量。

(2)對于有的時頻變換，雖然是以時間—頻率為基礎進行分解運算，但是，由于變換本身固有的不足，不能用子頻帶信號分量的能量有效地表示信號的特征，如：S變換在頻率接近于0的低頻段的變換結果會變為無窮大。

(3)時頻分解采用離散小波變換、小波包變換等方法時，由于高通和低通濾波器的特性，信號本分解到一系列頻帶中，當濾波器組確定后，這些頻帶的范圍我們無法改變，因此，無法統計任意指定頻帶的能量。

(4)對特征頻帶或特征空間時頻空間的特征分量的重構，需要時頻變換具有可逆性，有些時頻變換方法難以實現，如WVD分布、S變換、連續小波變換等。

以下是申請人檢索的相關參考文獻：

【1】段晨東，高鵬，高強，一種基于時頻峭度譜的滾動軸承損傷診斷方法，機械工程學報，51(11)，2015。

【2】段晨東，高強，徐先峰，頻率切片小波變換時頻分析方法在發電機組故障診斷中的應用，電機工程學報，32，2013。

【3】段晨東，高強，基于時頻切片分析的故障診斷方法及應用，振動與沖擊，30，2011。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種頻率—頻率平面能量分布圖的實現方法。

為了實現上述任務，本發明采用如下的技術解決方案：