[發明專利]一種非平穩信號的頻率檢測方法和存儲介質

有效

• 申請號: 202010826885.6
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111912521B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 胡邊;萬元;譚丕成;朱紅平;曾輝斌;劉宇
• 申請（專利權）人: 湖南五凌電力科技有限公司;五凌電力有限公司近尾洲水電廠
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01M13/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發明提供了一種非平穩信號的頻率檢測方法和存儲介質，所述檢測方法根據所述非平穩信號的峭度大小選擇短時傅里葉變換的窗函數，同時引入了多重同步壓縮變換和數據融合方式來提高時頻變換結果的能量集中度和頻率分辨度，進而通過脊線提取算法可以實現精確的非平穩信號的頻率檢測。

技術領域

本發明屬于信號頻率檢測技術領域，具體是涉及到一種非平穩信號的頻率檢測方法和存儲介質。

背景技術

諸如水輪發電機組等設備中的非平穩信號(如大軸的振動信號)的頻譜可能會隨著所述設備發生故障(機械部件連接松動或脫落、各部件之間發生非正常摩擦、部件安裝位置不夠精準等)而有所變化，因此我們通常需要檢測這些設備的非平穩信號的頻率，以根據所述頻率的頻譜變化來判斷所述設備的故障狀態。

時頻分析方法在非平穩信號的頻率檢測技術領域被廣泛運用，通過時頻分析方法對非平穩信號進行分析得到它的時頻表示結果，即可得到非平穩信號的各頻率成分及其隨時間變化趨勢，然后通過脊線提取算法就可以檢測出非平穩信號的頻率。

然而，現有的時頻分析方法中，在對非平穩信號進行短時傅里葉變換時，窗函數的選擇使得時頻變換結果的能量聚集性不高，給后續的頻率測量帶來很大誤差，此外，現有的時頻分析方法是直接在傳統的線性時頻變換的結果上實現頻率檢測，非平穩信號的瞬時頻率的能量分布比較分散，檢測精準度低。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種非平穩信號的頻率檢測方法和存儲介質，以解決現有非平穩信號的頻率檢測精準度低的問題。

一種非平穩信號的頻率檢測方法，包括：

計算所述非平穩信號的峭度，

根據所述峭度的大小選擇窗函數的類型，

分別用多個不同長度的所述窗函數對所述非平穩信號進行加窗短時傅里葉變換，以分別獲得多個加窗短時傅里葉變換表示，

對多個所述加窗短時傅里葉變換結果進行融合，以獲得所述非平穩信號的時頻分析結果，

根據所述時頻分析結果進行計算，以獲得所述非平穩信號的頻率隨時間變化的曲線作為檢測結果。

優選地，在計算所述非平穩信號的峭度之前還包括：先將所述非平穩信號中的直流成分和高頻成分過濾掉，所述非平穩信號為振動信號。

優選地，所述的頻率檢測方法還包括：在將多個所述加窗短時傅里葉變換表示進行所述融合之前，采用所述多重匹配同步壓縮變換算法對多個所述加窗短時傅里葉變換表示分別進行多次算法迭代，得到得到多個優化的所述加窗短時傅里葉變換表示，

對多個優化的所述加窗短時傅里葉變換表示進行加權平均，以獲得加權平均值作為所述時頻分析結果。

優選地，采用脊線提取算法對所述時頻分析結果進行計算。

優選地，將所述非平穩信號中的直流成分和高頻成分過濾掉的步驟包括：

在采集所述非平穩信號后，對所述非平穩信號進行去均值操作，以過濾掉所述非穩定信號中的直流成分，

通過一個截止頻率為預設頻率的低通濾波器過濾掉所述非穩定信號的高頻成分。

優選地，當所述峭度的值小于3時，選擇長度為N的布萊克曼窗進行一次卷積后的序列作為所述短時傅里葉變換的窗函數，

當所述峭度的值大于或等于3時，選擇長度為N的漢寧窗和長度為N的漢寧窗進行卷積后的序列作為短時傅里葉變換的窗函數。

優選地，分別用長度為N和2N的所述窗函數對所述非平穩信號進行加窗短時傅里葉變換，以獲得兩個所述加窗短時傅里葉變換表示。