白噪声背景下离散频谱校正方法的误差分析及其应用

摘要

在实际工程应用中,进行离散频谱分析的误差主要来自于两方面：首先是离散频谱分析方法本身存在有误差,主要包括频域的离散化和窗平移引起的频率和相位的偏移、加窗截断而又非整周期采样导致能量泄漏等。对于这种误差,国内外学者已经提出了各种不同的离散频谱校正方法来进行校正,并取得了很高的分析精度。其次是实际工程应用中所测得的振动信号常常伴随着随机噪声,给离散频谱分析技术的结果带来了很大误差,即使利用各种频谱校正方法进行补偿,相比未引入噪声前的分析精度,其误差仍大为增加,此时校正方法相关参数的选择对于误差也有影响。 对于离散频谱校正方法的综合相位差校正法,真实频率、相位和幅值的校正精度主要取决于归一化频率偏差。受噪声影响,相位差取值错误容易带来频率、相位和幅值估计的很大误差。 通过理论研究,提出了离散频谱校正方法的综合相位差校正法的改进方法,仿真分析表明改进方法的抗噪能力比原方法强。从理论上推导了高斯白噪声背景下综合相位差校正法的频率、相位和幅值的估计误差统计公式,并通过仿真计算验证推导公式的正确性,分析了影响估计精度的因素,为实际应用中选用综合相位差法提供了理论依据。 采用改进的离散频谱综合相位差校正法提高了变速器故障诊断中解调谱和细化谱的精度。利用离散频谱校正方法的FFT+FT谱连续细化分析傅立叶变换校正法提高了索力测试中斜拉索固有频率的提取精度,从而提高了索力测试的精度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.1.1课题来源

1.1.2研究意义

1.1.3研究目的

1.2国内外研究现状

1.3论文的研究内容

第二章综合相位差校正法的改进

2.1改变窗长校正法

2.1.1校正原理

2.1.2改变窗长法的改进

2.2综合相位差校正法

2.2.1校正原理

2.2.2关于相位取值问题讨论

2.3综合相位差校正法的改进方法

2.3.1改进原理

2.3.2改进前后综合相位差法比较

2.3.3仿真计算

2.4本章小结

第三章白噪声背景下谐波信号的综合相位差校正法误差分析

3.1高斯白噪声的离散频谱分析的统计特性

3.1.1高斯白噪声序列统计特性

3.1.2高斯白噪声序列谱的统计特性

3.2高斯白噪声背景下谐波信号离散频谱分析的统计特性

3.2.1离散频谱分析幅值和相位的分布

3.3白噪声对综合相位差校正法的精度影响

3.3.1归一化频率估计精度的理论分析

3.3.2相位估计精度的理论分析

3.3.3幅值估计精度的理论分析

3.3.4仿真计算

3.4本章小结

第四章变速器典型故障信号特征参数的精确提取

4.1实验系统与测试方法

4.1.1实验装置

4.1.2测试装置

4.2离散频谱校正提高解调谱精度的仿真分析

4.3齿面点蚀故障特征精确提取

4.3.1故障振动信号分析

4.3.2点蚀故障振动特征

4.4本章小结

第五章提高斜拉桥索力测试精度的方法研究

5.1振动频率法测索力的原理

5.2提高索力测试精度的方法

5.2.1固有频率提取方法

5.2.2 FFT+FT谱连续细化分析傅立叶变换校正法提高索力测试的精度

5.3仿真研究及实例分析

5.3.1仿真分析

5.3.2实例分析

5.4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致 谢