矢Wigner高阶谱在齿轮故障诊断中的研究

全矢谱技术能够有效的融合同源双通道的信息,融合后的信息无论从结构上还是能量上都能够真实的反映转子的实际运行状态。针对Wigner高阶谱只能处理单通道信息这一缺点,将全矢谱技术与Wigner高阶谱相结合,提出矢Wigner高阶谱分析方法,给出了其定义与算法,并将其应用到齿轮故障诊断中。仿真研究及实例验证结果表明,矢Wigner高阶谱能够克服基于单通道信息的Wigner高阶谱的片面性,并且该分析方法同时具备两者的优点,为齿轮故障诊断提供更可靠的依据。

基于Wigner分布函数的光学元件评价方法

为了有效地表征和评价光学元件局部小尺度波前畸变,提出了能同时反映空间频率和空间位置的Wigner分布函数评价方法。通过理论分析Wigner分布函数与功率谱密度之间的关系,得到了局部波前畸变的评价方法和指标。模拟计算和实验结果验证了该方法的有效性,并表明:该方法不但能判断光学元件的中频误差是否满足惯性约束聚变系统要求,而且还能确定不满足要求的特定区域,从而有效地指导光学元件的返修。

基于局域均值分解和Wigner高阶矩谱的机械故障诊断方法的研究

结合局域均值分解(Local mean decomposition,LMD)方法和Wigner高阶矩谱,提出一种基于局域均值分解的Wigner高阶矩谱的机械故障诊断方法,该方法保留了LMD和Wigner高阶矩谱的所有优良性能,有效地抑制了Wigner高阶矩谱的交叉项的干扰。仿真结果表明,提出的方法优于直接Wigner高阶矩谱和Choi-Williams核滤波后的Wigner高阶矩谱。最后,将该方法应用到轴承故障诊断中,实验结果进一步验证了该方法的的有效性。

氮气-水两相流流型平滑Wigner三谱切片时频特征

将平滑Wigner三谱切片理论应用到混沌序列(Lorenz)、分形序列(Conway)和周期序列(Sin),检验了抗噪、抑制交叉性和能量集中性能力。结果表明:平滑Wigner三谱切片方法在这三方面性能上具有明显的优势,可以应用到现场采集到的波动信号上。在此基础上,对水力直径为1.15mm的矩形小通道内氮气-水两相流型的差压信号进行了研究。通过对流型差压信号平滑Wigner三谱切片、等高线以及二次切片的分析揭示了不同流型的演化规律,同时也为其他不同介质的多相流动特性分析与流型辨识提供了一个新的思路。

基于谱相关函数-Wigner-Ville谱的轴承分布故障信号分析

针对包络解调技术不能有效提取滚动轴承中分布故障特征的问题,利用轴承分布故障振动信号的二阶循环平稳特性,研究了基于谱相关函数的Wigner-Ville谱的时频特征提取方法。与直接Wigner-Ville分布方法和匹配追踪时频分布方法不具备降噪功能不同,对含噪声的循环平稳信号,先用长数据序列计算得到谱相关函数,可通过计算中的多次平均显著削弱信号中噪声成分,再对谱相关函数作关于循环频率的逆傅里叶变换,得到的Wigner-Ville时频分布计算结果可有效降低噪声的干扰。对有轴承分布故障的振动信号,用滤波器去除一阶循环平稳成分,用获得的基于谱相关函数的Wigner-Ville时频谱消除平稳随机噪声的影响,能有效提取轴承分布故障的二阶循环平稳特征。仿真分析表明:所提方法能有效直观提取轴承分布故障,而普通Winger-Ville时频分布易受噪声影响,包络谱分析结果无法明确轴承分布故障特征。实验结果验证了所提时频算法提取齿轮箱轴承分布故障特征的有效性,而信号包络谱、平滑伪Wigner-Ville时频分布均无法有效提取该特征。

利用EMD-Wigner高阶矩谱的齿轮故障诊断方法

针对Wigner分布在分析故障信号时易受到交叉项干扰的问题,提出了一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和Wigner高阶矩谱的齿轮故障诊断方法。给出了Wigner高阶矩边际谱的概念及其方法的原理和应用步骤,并对仿真和实际齿轮故障信号进行了时频分析和故障诊断。结果表明:该方法结合了经验模态分解和Wigner高阶矩谱的优点,有效地抑制了Wigner高阶矩谱的交叉项干扰;边际谱可提取反映齿轮故障模式的边频带结构,且所提取的边频结构更加清晰,为准确判断齿轮的故障状态提供了一种有效的方法。

基于经验模态分解结合傅氏变换与Wigner分布的Mel频率倒谱系数提取

根据语音信号的非平稳特点,用经验模态分解方法把语音信号分解成一系列固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),一个IMF只含有语音信号的一部分信息,不同IMF分量携带的特征信息不同,对这些IMFs进行加权处理,得到新的语音,再对其进行后续处理.Wigner-Ville分布能精确地定位信号的时频结构,而传统傅氏变换不能反映信号的瞬时变化情况,但多分量信号的Wigner-Ville分布受困于交叉项的干扰,因此利用Wigner-Ville分布的优点,采用Wigner-Ville谱与傅氏谱结合来代替单独的傅氏谱作为每帧的特征,进行Mel频率倒谱系数(Mel Frequency Cepstrum Coefficient,MFCC)提取.实验表明,经改进后的MFCC参数较传统的MFCC参数应用于说话人识别系统,识别率有较大提升,且鲁棒性较好.

非平稳矢Wigner-Ville分布研究及其应用

大型旋转机械的故障在发生或发展时,其运行过程是具有明显非平稳特性的瞬态过程。通常的针对单通道信息的时频分析不能准确提取瞬态过程的特征信息。本文结合矢谱分析(Vector-Spectrum)和Wigner-Ville分布(WVD)技术提出了矢Wigner-Ville分布分析方法。它融合了转子同截面两通道图谱中各自存在的振动分量,能准确地反映转子发生故障时的瞬态过程特征量变化。工程实际应用表明:矢Wigner-Ville分布分析对于旋转机械故障诊断是一种新的、较为实用的信息融合方法。

切片Wigner高阶矩谱在故障诊断中的应用

为了更好地提取在设备状态监控中振动信号的故障特征,采用Wigner高阶时频分布的方法,研究了柴油机的缸套活塞在不同磨损情况下振动信号的平滑切片Wigner三谱。实验结果显示:从柴油机磨损初期阶段到后期阶段的过程中,爆燃阶段振动信号的平滑切片Wigner三谱清楚地说明信号的能量逐渐向宽频带范围扩散,且持续时间逐渐减小。在磨损程度和故障特征之间建立了映射关系,进一步说明通过Wigner高阶矩谱可以有效地对非平稳、非高斯振动冲击信号进行特征提取和检测,验证了该方法在故障特征提取中具有很好的应用潜力。通过该方法可以提取有价值的关于冲击信号的时间和谱特性的量化信息。

窄带细化Wigner-Ville分布分析的快速实现方法

水下目标辐射线谱噪声的多普勒信息可用于估计目标上的噪声源参数。由于噪声源的低频和低速特性,其多普勒频移变化微弱,需要在选定窄带内进行高分辨率时频分析。Wigner-Ville分布(WVD)具有良好的时频聚焦性能,但是当频率分辨率要求较高时,其计算量和存储空间长度也大幅增加。该文提出一种选带细化WVD的快速数值计算方法。该方法对线性调频Z变换(CZT)进行改进并与WVD相结合,可以大幅提高选定窄带内高分辨率WVD时频分析的计算效率。数值仿真和海试数据验证了方法的有效性。

低阶非高斯有色噪声的Wigner-Ville谱

文章对无限方差非高斯有色噪声进行时频分析,介绍了Wigner-Ville谱及分数低阶协方差的概念;定义了分数低阶Wigner-Ville谱;讨论了分数低阶Wigner-Ville谱的性质。α稳定分布的随机过程,没有有限的二阶矩,但可以利用非线性变换函数抑制稳定分布尖峰脉冲的特性,对α稳定分布随机过程作非线性变换,变换后的随机过程存在二阶矩。在有用信号中加入不同的稳定分布噪声分别进行不同的非线性变换后分析其Wign-er-Ville谱,计算机仿真实验表明,经过非线性变换后的Wigner-Ville谱能够对α稳定分布噪声背景下的信号进行有效识别,是一种有效的α稳定分布的时频域分析工具。

Wigner-Ville高阶时频谱及其在塔中奥陶系缝洞型储层预测中的应用

塔中地区奥陶系深层地震反射信号弱、信噪比低,反射特征复杂,且存在火成岩干扰,造成应用常规属性分析技术不能有效地描述储层特征。Wigner-Ville高阶时频谱分析方法能够准确地反映时变信号的频谱特性,有效压制噪声、提高分辨率。本文结合孔洞地震地质模型,分析了Wigner-Ville高阶时频谱对孔洞储集体地震反射波的敏感性和有效性,并利用该方法对塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层进行了预测,证实所求的储层频谱异常与对应的钻遇储层特征相吻合,表明了本文方法的有效性。

基于Wigner双谱对角切片的谱分解技术在油气检测中的应用

谱分解技术作为一种解释性处理技术得到了地质、地球物理工作者的广泛关注,如何有效地利用其分频显示功能进行油气检测也成为人们关注的一个焦点。利用Wigner高阶谱具有高时频聚集性的特点,提出了一种基于改进核函数的Wigner双谱对角切片的谱分解技术。即在分析指数型核函数与锥形核函数优缺点的基础上,给出了改进的新核函数,进而采用模糊域核函数滤波法抑制Wigner双谱对角切片的交叉项,并解决了Wigner双谱对角切片的模糊函数中心点校正问题。通过对新的核函数交叉项抑制能力的数值模拟,验证新的核函数对时延轴上的交叉项也能抑制。最后对实际地震数据进行了分频处理,在20Hz低频剖面内的油气有利区表现为强能量显示,与井的钻遇结果一致。

基于Radon-Wigner变换的LFM扩谱信号的检测

提出了基于Radon-Wigner变换的线性调频扩谱信号的检测方法。根据LFM扩谱信号的特点,首先采用倒谱法估计出信号的码速率,然后截取一个码元的信号来提取码内的细微特征,通过检测由RWT生成的变换域,可以准确提取信号的调频斜率、载频等参数。理论和仿真实验表明,该方法有较强的抑制噪声能力。

非平稳空间域矢Wigner-Ville分布研究及其应用

大型旋转机械的转子运动是一空间运动。转子故障在发生或发展时,其运行过程具有明显非平稳特性的瞬态过程。通常针对单通道信息的时频分析并不能全面提取瞬态过程的特征信息。结合空间域矢谱(Vector-spectrum in space-domain)分析和Wigner-Ville分布(Wigner-Ville Distribution,WVD)技术提出了空间域矢Wigner-Ville分布分析方法。它融合了转子同截面三通道图谱中各自存在的振动分量,能全面、准确地反映转子发生故障时的瞬态过程特征量变化。工程实践应用表明:空间域矢Wigner-Ville分布分析对于旋转机械故障诊断是一种新的、较为实用的信息融合方法。

矢Wigner三谱分析及其在齿轮故障诊断中的研究

Wigner高阶谱作为分析非高斯信号的重要工具,其实现了时域和频域的同时分析,能有效提取信号的非线性特性。但常规Wigner高阶谱以单通道信号为研究对象,不能全面反映转子的特征信息,并且基于同一截面不同通道信号的分析结果也会不一致。为解决这个问题,以全矢谱技术为基础,对同源双通道信息进行融合,给出了一种矢Wigner三谱切片分析方法,并完成了仿真分析,通过齿轮故障实例验证了所给出方法的有效性,为转子特征提取和故障诊断提供了一种可用方法。

基于矢Wigner高阶谱方法的研究

全矢谱技术是同源信息融合技术的一种,能够有效的融合同一个截面两个传感器通道的信号信息,并且准确的提取机械故障的特征信息。信号信息不同的时间和频率的能量的密度或者强度可以通过时频分析方法描述,然而Wigner高阶谱是Wigner-ville分布在高阶谱领域的扩展,能够非常有效的分析时变非高斯信号,但是它仅仅只能用来处理单通道信号信息,现针Wigner对高阶谱的这一缺点与全矢谱分析方法相结合,提出一种新的分析方法—矢Wigner高阶切片分析法,给出它的定义和算法,运用仿真实验和实例验证。

一种基于Radon-Wigner变换的拖曳式诱饵辨识方法

诱饵的识别是拖曳式诱饵干扰对抗的基本问题。分析了拖曳式诱饵干扰过程中目标和诱饵的多普勒频率变化特征,提出了利用Radon-Wigner变换的方法,在时频域对目标和诱饵的整体特性(调频率)进行了准确的估计,解决了目标和诱饵径向加速度造成的频谱展宽问题,实现了目标和诱饵的频率分离。仿真实验验证了该方法的有效性。

基于RS-GBSM M2M信道模型的Wigner-Ville功率谱仿真与分析

为了充分研究通信系统中收发两端移动性对信道时变功率谱的影响,本文对RS-GBSM M2M信道模型的时变功率谱进行了仿真分析。由于Wigner-Ville谱的性能在时变功率谱当中相对较优,故仿真结果主要围绕RS-GBSMM2M信道模型的Wigner-Ville谱而展开。本文充分研究并仿真了RS-GBSMM2M信道模型,并对其Wigner-Ville谱进行了分析。首先作出了收发两端移动速度和移动方位角不同变化情况下,RS-GBSM M2M信道模型的自相关函数图像,然后利用傅里叶变换作出了在这些不同的变化情况下,RS-GBSMM2M信道模型的Wigner-Ville谱密度图像,并针对这些变化情况进行了对比分析,得出了当收发两端散射体的俯仰角和方位角均服从均匀分布时,信道模型的Wigner-Ville谱密度图像的带宽只与移动速度有关而与移动方位角无关的结论。最后将Wigner-Ville谱与传统傅里叶功率谱进行了对比,得出了相较于传统傅里叶功率谱,Wigner-Ville谱的性能更优的结论。

局域波分解及其在地震信号时频分析中的应用

讨论非平稳、非线性局域波信号分解方法的物理意义和自适应性,数值实现三种局域波分解算法,研究局域波分解在地震信号时频分析中的应用方法和实践.通过Hilbert变换得到地震信号时频分布特征,与Fourier变换谱物理意义不同.采用一定的计算策略,改善瞬时频率计算精度,突出瞬时频率属性的物理意义;将局域波分解同Wigner分布结合,计算地震信号基于局域波分解的Wigner分布,抑制交叉项.模型和实际地震数据试算结果表明实现算法的正确性和有效性.研究表明:在地震信号时频分析中采用局域波分解求Hilbert谱具有自适应性,时域和频域的分辨率也较高;而基于局域波分解的地震信号Wigner分布,保留Wigner分布优良特性,抑制交叉项方法简单易实现;局域波分解方法适合处理地震信号,值得进一步研究和推广.