[發(fā)明專(zhuān)利]基于振動(dòng)烈度低頻濾波修正的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810467842.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108680247B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱勇;湯勝楠;李偉;周嶺;王川
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)鎮(zhèn)江流體工程裝備技術(shù)研究院;江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01H17/00
• 分類(lèi)號(hào): G01H17/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了基于振動(dòng)烈度低頻濾波修正的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換方法，具體包括：步驟(1)：使帶通濾波器下限截止頻率f_d在有限范圍區(qū)間內(nèi)連續(xù)取值，分別對(duì)振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行頻域一次積分，得到振動(dòng)速度信號(hào)；步驟(2)：計(jì)算不同f_d條件下所得振動(dòng)速度信號(hào)的振動(dòng)烈度，繪制振動(dòng)烈度關(guān)于f_d的關(guān)系曲線(xiàn)；步驟(3)：根據(jù)關(guān)系曲線(xiàn)，確定出振動(dòng)烈度發(fā)生突變時(shí)對(duì)應(yīng)的最小截止頻率f_min；步驟(4)：根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定帶通濾波器的上限截止頻率，令下限截止頻率f_d＝f_min進(jìn)行低頻濾波修正，再分別對(duì)振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行頻域一次和二次積分，獲得振動(dòng)速度和振動(dòng)位移信號(hào)。本發(fā)明有效地克服了傳統(tǒng)頻域積分的低頻敏感性及累積誤差放大效應(yīng)，可用于不同類(lèi)型振動(dòng)信號(hào)之間的精確轉(zhuǎn)換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動(dòng)信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及基于振動(dòng)烈度低頻濾波修正的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換方法。

背景技術(shù)

在機(jī)械故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，常用到加速度、速度和位移三種振動(dòng)參量。但是，在機(jī)械振動(dòng)信號(hào)實(shí)際測(cè)試中，由于儀器設(shè)備或測(cè)試環(huán)境的限制，振動(dòng)速度和振動(dòng)位移的測(cè)量通常較為困難和復(fù)雜，而加速度傳感器由于具有體積小、重量輕、頻率范圍寬、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)得到了更加廣泛的應(yīng)用。然而，在許多行業(yè)中，往往又需要振動(dòng)速度和振動(dòng)位移信息。因此，在很多工程實(shí)際中就涉及到振動(dòng)信號(hào)類(lèi)型轉(zhuǎn)換問(wèn)題，即將振動(dòng)加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)速度信號(hào)和振動(dòng)位移信號(hào)。

上述信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程可以通過(guò)硬件或軟件積分來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是硬件積分不僅會(huì)增加測(cè)試成本，而且對(duì)積分器性能要求高，積分結(jié)果也不夠理想。近年來(lái)，隨著動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，軟件積分方法開(kāi)始逐漸得到推廣應(yīng)用，尤其是傅里葉(Fourier)變換在信號(hào)時(shí)域－頻域轉(zhuǎn)換方面表現(xiàn)出的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)為我們提供了有利工具。然而，以Fourier變換為核心的傳統(tǒng)頻域積分雖然在理論上已經(jīng)比較成熟，但在實(shí)際應(yīng)用中由于噪聲干擾、低頻趨勢(shì)項(xiàng)等因素的影響，往往會(huì)產(chǎn)生很大的低頻振蕩和峰值誤差，具有低頻敏感性，計(jì)算結(jié)果的精度還存在進(jìn)一步提升的空間。然而，低頻段也恰是加速度傳感器精度很差的頻段，所以低頻段的干擾是傳統(tǒng)頻域積分產(chǎn)生誤差的一個(gè)主要來(lái)源。目前，常用的方法是直接將低于某一頻率的分量在頻譜上置零處理來(lái)去除趨勢(shì)項(xiàng)，這種方法從分析和操作上十分簡(jiǎn)潔，但應(yīng)用中如何界定下限截止頻率存在困難。因此，亟需發(fā)明一種能夠確定傳統(tǒng)頻域積分最佳下限截止頻率，克服其低頻敏感性及累積誤差放大效應(yīng)，且能夠用于振動(dòng)信號(hào)類(lèi)型精確轉(zhuǎn)換的新方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種基于振動(dòng)烈度低頻濾波修正的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換方法，旨在提供一種能夠確定傳統(tǒng)頻域積分最佳下限截止頻率、克服其低頻敏感性及累積誤差放大效應(yīng)，且能夠用于振動(dòng)加速度信號(hào)與振動(dòng)速度信號(hào)及振動(dòng)位移信號(hào)之間精確轉(zhuǎn)換的新方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

基于振動(dòng)烈度低頻濾波修正的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換方法，具體包括以下步驟：

步驟(一)：使帶通濾波器H(k)的下限截止頻率f_d在一個(gè)有限的范圍區(qū)間[f_dmin,f_dmax]內(nèi)取值，在下限截止頻率f_d的不同取值條件下，分別對(duì)振動(dòng)加速度時(shí)域信號(hào)進(jìn)行頻域一次積分，得到相應(yīng)的振動(dòng)速度時(shí)域信號(hào)；

步驟(二)：計(jì)算經(jīng)步驟(一)得到的在不同下限截止頻率f_d條件下的振動(dòng)速度時(shí)域信號(hào)所對(duì)應(yīng)的振動(dòng)烈度，繪制振動(dòng)烈度關(guān)于下限截止頻率f_d的關(guān)系曲線(xiàn)；

步驟(三)：根據(jù)步驟(二)得出的振動(dòng)烈度關(guān)于下限截止頻率f_d的變化曲線(xiàn)，確定出振動(dòng)烈度發(fā)生突變時(shí)對(duì)應(yīng)的最小截止頻率f_min，定義f_min為頻域積分的最佳下限截止頻率；