本文關(guān)鍵詞：離散頻譜校正新方法及其抗干擾性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離散頻譜分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于機械設(shè)備故障診斷、振動分析、通信工程、自動控制過程,以及雷達、聲吶、遙測、遙感、圖像處理、語言識別、石油勘探、海洋資源勘測和生物醫(yī)學(xué)工程等各個領(lǐng)域。由于離散頻譜的泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng),在頻譜分析中頻率成分的頻率、振幅和相位參數(shù)常常產(chǎn)生較大的誤差。實際上,頻譜分析的結(jié)果在工程應(yīng)用中往往只能定性而不能定量地分析和解決問題,這大大限制了頻譜分析技術(shù)在各個領(lǐng)域的使用。因此,研究如何提高頻譜分析方法的精度使其更加精確的反應(yīng)信號或系統(tǒng)的特征是現(xiàn)代信號處理的主要任務(wù)之一。離散頻譜校正技術(shù)是為了克服傳統(tǒng)頻譜分析精度不高的一種校正技術(shù),它通過加窗后的離散頻譜譜線的幅值或者相位的關(guān)系來對各個頻率成分的參數(shù)進行校正,以期得到較為精準(zhǔn)的頻譜參數(shù)。在實際工程中,離散頻譜校正技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)諧波分析、電參量測量、雷達測速、發(fā)動機扭轉(zhuǎn)信號處理和激勵力識別、旋轉(zhuǎn)機械故障診斷等工程領(lǐng)域。因此,離散頻譜校正技術(shù)的研究和發(fā)展有著重要的工程價值。本文以快速傅里葉變換和離散頻譜分析技術(shù)為出發(fā)點,以提高離散頻譜分析技術(shù)精度為目標(biāo),在深入研究了傳統(tǒng)的離散頻譜校正算法和系統(tǒng)地分析了影響離散頻譜校正算法精度的各種因素的基礎(chǔ)之上,針對目前頻譜校正算法存在的問題,提出了新的離散頻譜校正算法。首先,本文提出了基于非對稱窗函數(shù)的離散頻譜相位差校正方法。該方法不同于傳統(tǒng)的相位差法需要兩段不同的數(shù)據(jù)取得相位差,而僅通過對同一段數(shù)據(jù)加不同的非對稱窗(或者一個對稱窗和一個非對稱窗)就可實現(xiàn)對頻率、相位和幅值的校正。繼而提出了窗函數(shù)重心的概念來闡釋相位差法的基本原理,在理論上進一步揭示了相位差法有效性的根本原因。推導(dǎo)了窗函數(shù)重心與窗函數(shù)相位的線性分量之間的關(guān)系。本文系統(tǒng)地總結(jié)了非對稱窗函數(shù)的構(gòu)造方法,并提出了非對稱窗函數(shù)的伸縮構(gòu)造法。該方法可以連續(xù)調(diào)節(jié)非對稱窗函數(shù)特性。此外,還詳細研究了非對稱窗函數(shù)的幅值和相位特性,比較了對稱窗函數(shù)和非對稱窗函數(shù)的特點。其次,針對傳統(tǒng)插值法對于窗函數(shù)依賴性的問題,結(jié)合漢寧窗函數(shù)的特點和主瓣擬合技術(shù),提出了新的三譜線幅值插值法。該方法適用于所有的經(jīng)典窗函數(shù),解決了一般窗函數(shù)的插值校正算法的問題。新的三譜線幅值插值法還具有很強的容錯(插值方向錯誤)能力,在大噪聲下顯示出更強的穩(wěn)定性。另外,本文還深入討論了負頻率干擾對頻譜校正的影響。推導(dǎo)了負頻率成分對譜線干擾的數(shù)學(xué)表達式,定量地分析了負頻率干擾的大小,證明了復(fù)譜線實部之比、虛部之比都是具有相位無關(guān)性。根據(jù)實部比值和虛部比值的特性,提出了具有抗鏡像干擾的頻譜校正方法,可以克服傳統(tǒng)校正方法在接近零頻率和賴奎斯特頻率時校正誤差較大的弱點。最后,將離散頻譜校正方法應(yīng)用于精確識別系統(tǒng)的固有頻率。結(jié)果表明,新方法能提高固有頻率的識別精度,具有較強的抗干擾性能。
【關(guān)鍵詞】：頻譜分析 窗函數(shù) 插值法 線性相位 相位差
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.7
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景與意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 離散頻譜校正技術(shù)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 離散頻譜校正技術(shù)工程應(yīng)用現(xiàn)狀15-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容16-17
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)17-20
• 2 離散頻譜校正算法及其問題20-38
• 2.1 離散頻譜的插值校正法20-28
• 2.1.1 基于幅值比值的插值法20-24
• 2.1.2 基于復(fù)數(shù)譜比值的插值法24-26
• 2.1.3 計及負頻率影響的插值法26-28
• 2.2 離散頻譜的相位差校正法28-30
• 2.2.1 基于時移的相位差校正法28-29
• 2.2.2 基于窗中心移動的相位差校正法29-30
• 2.2.3 綜合相位差校正法30
• 2.3 離散頻譜的能量重心校正法30-32
• 2.4 離散頻譜的FT連續(xù)細化校正法32-33
• 2.5 離散頻譜的幅值校正33-34
• 2.5.1 幅值的公式校正法33-34
• 2.5.2 三點卷積法34
• 2.6 離散頻譜的相位校正34
• 2.7 影響離散頻譜校正精度的若干問題34-37
• 2.7.1 鏡像頻率干擾34-35
• 2.7.2 其他頻率成分干擾35-36
• 2.7.3 噪聲干擾36
• 2.7.4 其他因素影響36-37
• 2.8 小結(jié)37-38
• 3 基于非對稱窗函數(shù)的相位差法38-62
• 3.1 引言38-39
• 3.2 非對稱窗函數(shù)及其構(gòu)造39-49
• 3.2.1 非對稱窗函數(shù)39
• 3.2.2 調(diào)制法構(gòu)造非對稱窗函數(shù)39-41
• 3.2.3 截斷法構(gòu)造非對稱窗函數(shù)41-43
• 3.2.4 伸縮法構(gòu)造非對稱窗函數(shù)43-45
• 3.2.5 卷積法構(gòu)造非對稱窗函數(shù)45-47
• 3.2.6 窗函數(shù)性能一般評價指標(biāo)與非對稱窗函數(shù)的特性47-49
• 3.3 基于非對稱窗函數(shù)的相位差法49-58
• 3.3.1 基于非對稱窗函數(shù)的相位差法的理論推導(dǎo)49-50
• 3.3.2 單頻信號仿真驗證50-52
• 3.3.3 有臨近頻率成分干擾的信號仿真驗證52-54
• 3.3.4 有噪聲干擾的信號仿真驗證54-56
• 3.3.5 考慮譜線錯誤定位的影響56-57
• 3.3.6 基于非對稱窗函數(shù)的相位差法的特點57-58
• 3.4 窗重心理論與相位差法58-61
• 3.4.1 窗重心理論58-60
• 3.4.2 相位差法的基本原理與窗重心理論60-61
• 3.4.3 窗重心理論的應(yīng)用61
• 3.5 小結(jié)61-62
• 4 基于窗函數(shù)擬合三譜線插值法62-82
• 4.1 引言62
• 4.2 基于補零和主瓣擬合的三譜線插值法62-67
• 4.2.1 補零與頻譜采樣62-63
• 4.2.2 漢寧窗的三譜線的插值法63-65
• 4.2.3 擴展為適用于經(jīng)典窗函數(shù)的三譜線的插值法65-67
• 4.3 三譜線插值法的仿真研究67-72
• 4.3.1 系統(tǒng)誤差67-70
• 4.3.2 算法的噪聲性能70-72
• 4.4 三譜線插值法的特點及其比較研究72-80
• 4.4.1 插值法中的譜線定位錯誤現(xiàn)象72-75
• 4.4.2 考慮譜線定位錯誤的仿真計算75-80
• 4.5 小結(jié)80-82
• 5 離散頻譜校正方法的抗鏡像干擾研究82-98
• 5.1 引言82
• 5.2 低頻校正與鏡像頻率干涉82-83
• 5.3 鏡像干擾的數(shù)學(xué)推導(dǎo)與分析83-87
• 5.4 抗鏡像干擾的頻譜校正方法87-92
• 5.4.1 比值的平均值87-89
• 5.4.2 校正突脊和改進的插值算法89-91
• 5.4.3 進一步改進的插值算法91-92
• 5.5 仿真驗證與比較研究92-97
• 5.5.1 無噪聲信號92-94
• 5.5.2 各種算法的抗噪聲性能比較94-97
• 5.6 小結(jié)97-98
• 6 離散頻譜校正方法應(yīng)用研究98-114
• 6.1 引言98
• 6.2 系統(tǒng)固有頻率測量的意義和方法98-100
• 6.3 精確測量系統(tǒng)固有頻率在剛體慣性參數(shù)識別中的應(yīng)用100-102
• 6.4 利用頻譜校正技術(shù)精確測量系統(tǒng)固有頻率102-113
• 6.5 小結(jié)113-114
• 7 結(jié)論與展望114-116
• 7.1 研究總結(jié)114
• 7.2 主要創(chuàng)新點114-115
• 7.3 未來工作展望115-116
• 致謝116-118
• 參考文獻118-136
• 附錄136-138
• A. 連續(xù)形式的窗函數(shù)重心定理136-137
• B. 離散形式的窗函數(shù)重心定理137-138
• C. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表(錄用)的論文目錄138
• D. 作者在攻讀學(xué)位期間參加科研項目138
• E. 作者在攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)兼職138

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊茹萍;唐六丁;張磊;李亮;;軸承組件各零部件固有頻率測試及方法研究[J];軸承;2006年05期

2 王青;閔勇;張毅威;;電力系統(tǒng)低頻振蕩的機理研究和主要分析方法[J];電氣應(yīng)用;2006年07期

3 胡振華;王海濱;張健毅;;工業(yè)電力系統(tǒng)諧波分析的高精度FFT算法[J];電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報;2009年03期

4 丁康,謝明;提高FFT和譜分析速度及精度的方法[J];重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1992年02期

5 謝明，，丁康;離散頻譜分析的一種新校正方法[J];重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1995年02期

6 王健;;管殼式換熱器管束的約束條件對振動固有頻率的影響[J];裝備制造技術(shù);2012年05期

7 龍國平,熊煥庭,毛漢領(lǐng);用錘擊法實測大型工程結(jié)構(gòu)的固有頻率[J];廣西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1999年02期

8 潘瑞雪;梁平;孟祥昊;;頻譜校正方法在激光測速中的研究[J];光學(xué)儀器;2013年02期

9 黃威威;蔡念;王晗;葉倩;凌永權(quán);;基于VSS窗的改進相位差電力諧波分析方法[J];電測與儀表;2014年22期

10 黃云志,徐科軍;一種提高相角計算精度的方法[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 段虎明;秦樹人;;離散頻譜校正方法及其在旋轉(zhuǎn)機械振動測試中的應(yīng)用[A];第九屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周健;用于車載自主導(dǎo)航激光多普勒測速儀的初步研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

2 徐傳燕;發(fā)動機慣性參數(shù)和激勵力的振動識別方法研究[D];華南理工大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 肖敏;幅值和相位的精確測量及轉(zhuǎn)子動平衡方法研究[D];汕頭大學(xué);2004年

2 彭浩;通用性旋轉(zhuǎn)機械振動信號測試與分析系統(tǒng)的研制[D];重慶大學(xué);2006年

3 沈媛;頻譜校正在旋轉(zhuǎn)機械啟停分析中的應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2007年

4 陳海峰;往復(fù)壓縮機管道振動特性及安全評定研究[D];中國石油大學(xué);2009年

5 王希;由車輛響應(yīng)識別橋梁固有頻率的方法研究[D];中南大學(xué);2009年

6 朱文英;FFT+FT頻譜校正精度分析及其在動力總成振動測試中的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2010年

7 鄭春松;能量重心法精度分析及其在振動測試中的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2010年

8 余方;基于振動和離散頻譜校正理論的汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量新方法及其實現(xiàn)[D];華南理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：離散頻譜校正新方法及其抗干擾性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：330180