【摘要】：傳統(tǒng)的故障診斷儀大多專注于信號的幅值隨頻率的變化情況,通常采用橫坐標(biāo)為頻率、縱坐標(biāo)為幅值的二維波形進(jìn)行顯示,用戶觀察到的頻譜圖反映的是測量時間段內(nèi)所有信號分量在頻域上的綜合統(tǒng)計特征,無法提供某一頻率分量出現(xiàn)和消失的時刻信息。機(jī)械故障信號通常是時變信號,時頻分析可以很好地描述信號的時變特性。短時傅里葉變換是線性時頻變換中最常用的一種,可以有效地對故障信號進(jìn)行分析。將時頻分析結(jié)果用三維圖形進(jìn)行顯示,可以使用戶觀察到更豐富、更直觀、更準(zhǔn)確的頻率分量變化情況。本文主要研究便攜式故障診斷儀中信號的時頻分析算法及其結(jié)果的三維圖形化顯示問題。論文的主要工作如下:(1)針對短時傅立葉變換中長窗和短窗難以折衷的問題,提出了一種根據(jù)不同時間段內(nèi)信號的特征自適應(yīng)選擇窗長的方法,振動信號的特征由短時能量分析進(jìn)行篩選,STFT譜圖的時頻聚集性則由信息熵來度量。通過對仿真信號的應(yīng)用分析,驗證了該方法的有效性。(2)根據(jù)時頻分析結(jié)果的特點,結(jié)合硬件平臺的資源情況,研究三維圖形在資源受限的嵌入式系統(tǒng)中的實現(xiàn)方法,提出了一種基于畫家算法消隱原理的針對時頻譜圖顯示特點的三維曲面快速生成算法,即譜圖網(wǎng)格曲面生成算法(SMSG算法)。實驗結(jié)果表明,本文提出的SMSG算法的運(yùn)行時間短、內(nèi)存占有率小,能夠應(yīng)用于對實時性要求高的嵌入式系統(tǒng)。(3)采用ARM+DSP的嵌入式解決方案,對本文提出的時頻分析算法和三維顯示算法在硬件平臺上具體實現(xiàn)時的程序進(jìn)行了設(shè)計。將信號處理和圖形學(xué)算法的運(yùn)算部分交由DSP負(fù)責(zé),圖形顯示部分由STM32驅(qū)動TFT液晶屏實現(xiàn),采用高速SPI通信協(xié)議完成了模塊間的信息傳輸設(shè)計。(4)將嵌入式三維圖形化顯示系統(tǒng)應(yīng)用于實測振動信號的分析與顯示中,在搭建的永磁同步電機(jī)實驗平臺上對系統(tǒng)進(jìn)行了測試,將嵌入式設(shè)備分析得到的結(jié)果與計算機(jī)中MATLAB軟件的分析結(jié)果進(jìn)行對比,證明了算法移植到嵌入式設(shè)備上的正確性及其處理實測信號的有效性。
【圖文】：

Anscombe’squartet實際分布圖

自適應(yīng)窗長選擇算法的STFT時頻譜圖
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH17;TN911.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2683091