2机械测试信号分析-XXXX.ppt

测试技术—— 机械测试信号分析
第二章
1
内容
信号的表示与分类
时域分析
频谱分析
时频分析
机械信号的检波动量 静态量
均方值 方差 均值
时域信号特征参数
均值为零，均方值等于方差
信号的强度由2部分组成：静态量和波动量
18
时域相关分析
相关函数
两个信号x(t)和y(t)在时间上的相关/相似程度
相关函数是时间位移τ的函数
峰值表示在此时间位移处二者有较强的相关性
两个相互独立的信号的相关函数为零
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相关函数
自相关：x(t)=y(t)
自相关函数是  的偶函数，RX()=Rx(- )
当 =0 时，自相关函数具有最大值
周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号，但不保留原信号的相位信息
随机噪声信号的自相关函数将随  的增大快速衰减
应用：检测混于噪声中的周期信号
齿轮箱振动
信号自相关
τ
RX
0
时域相关分析
20
相关函数
互相关：x(t)≠y(t)
两周期信号的互相关函数仍然是同频率的周期信号，延时为0
两个非同频率的周期信号互不相关，为零
t
(
)
xy
R
0
t
0
t
时域相关分析
21
互相关分析flash演示
时域相关分析
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应用示例
管道泄漏检测——信号时延差
流体通过漏孔时产生的流动噪声，是频率不变、持续的噪声，并沿着管壁向管道两端传播
将两传感器接收到的噪声进行频率分析
相干性好的频率段作为滤波器的通频带
对两个信号进行相关分析，没有泄漏时，相关函数的值在零附近；发生泄漏后，相关函数的值将发生显著变化，得到延时Td，算出漏点
检测发射点
时域相关分析
23
信号的频谱分析
频谱分析：从频率结构角度来了解信号的特征
时间
幅值
频率
时域分析
幅值特性
频域分析
频率特性
24
8563A
SPECTRUM ANALYZER 9 kHz - GHz
傅立叶变换
X(t)= sin()
0 t
0 f0 f
基本工具：快速傅立叶变换（FFT）
信号的频谱分析
时域 －  频域
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周期信号的频谱分析
傅立叶展开：三角展开式——第1类展开式
任何周期性信号f(t)，周期为T，均可展开为若干简谐信号的叠加
f(t)
T
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周期信号的频谱分析
傅立叶展开：三角展开式——第2类展开式
特例
正弦信号：
余弦信号：
27
基频
2倍频
3倍频
原始信号
频谱A－f
波形A－t
傅立叶展开
周期信号的频谱分析
任何周期性信号均可展开为若干简谐信号的叠加
28
傅立叶展开
示例：矩形波——复杂周期信号——奇函数
矩形波是一个均值为0的奇函数
-T -T/2 0 T/2 T t
f(t)
1
-1
0 ω0 3ω0 5ω0 7ω0 9ω0 ω
A
π/4
周期信号的频谱分析
29
傅立叶展开
示例：三角波
三角波是一个均值不为0的偶函数
与正/余弦波形相比：三角波较矩形波更接近一些（高次谐波衰减很快）
0 ω0 3ω0 5ω0 7ω0 9ω0 ω
A
T/4
-T -T/2 0 T/2 T t
f(t)
45°
周期信号的频谱分析
30
周期信号频谱特点
周期信号幅值谱特点
谐波性
频率成分比为整数倍
离散性
以基本频率为间隔取离散值
收敛性
随频率增加，其总的趋势是衰减
0 ω0 3ω0 5ω0 7ω0 9ω0 ω
-T -T/2 0 T/2 T t
f(t)
A
T/4
45°
周期信号的频谱分析
31
傅立叶展开
示例：
如果矩