应用Hilbert变换和ZFFT提取变速器齿轮故障特征

变速器故障齿轮振动信号,调幅现象和调频现象同时存在,其频谱中包括啮合频率及其谐波、调制产生的耦合频率。Hilbert变换无法提供足够高的频率分辨率解调低频调制信号,为此提出复调制细化谱分析方法。通过变速器齿轮故障模拟实验,采集齿轮正常、轻微磨损和严重磨损时的稳态振动信号,对其进行Hilbert变换得到信号的包络,对包络信号进行复调制细化谱分析,得到齿轮轴转频基波及其谐波幅值。随着齿轮磨损程度的增加,齿轮轴转频基波及其谐波幅值明显增大,可作为齿轮磨损故障特征参数。

ZFFT与Chirp-Z变换细化选带的频谱分析对比

在细化选带频谱分析中,复调制细化方法(ZFFT)和线性调频Z变换方法(Ch irp-Z变换)是常用的两种方法。通过理论分析和仿真计算,对两者在算法、特点和误差方面进行对比分析表明:对于单频率和谱线干涉不严重的多频率谐波成分,使用FFT后进行校正,或者使用CZT细化分析,均能得到高精度的频率、幅值和相位,不必使用ZFFT;对于发生严重干涉现象的密集多频率谐波成分,ZFFT通过增大细化倍数后重采样,把干涉的各频率成分分离后进行校正可获得高精度的信号参数,但CZT只是把细化分析频带局部放大,无法消除干涉影响,提高频率分辨率也无法分离出信号的真实频率成分。通过增大采样点数,减少干涉产生的误差,CZT可以获得较高精度的信号参数,但却大大增加了运算时间。

基于复解析带通滤波器的ZFFT算法分析与仿真

在实际工程应用中进行频谱分析时,一般只关心某一频带范围内的局部频谱,此时应使用频谱细化算法如基于复解析带通滤波器的ZFFT(简称复解析ZFFT)算法对频谱进行选带细化分析。本文在分析复解析ZFFT算法原理的基础上,通过MATLAB平台对复解析ZFFT频谱细化算法的有效性进行仿真研究。结果表明,复解析ZFFT算法能够在相同快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)运算量的情况下,大大提高信号的频率分辨率,实现局部细化频谱。

基于LabVIEW的固体相干激光雷达多普勒测速的信号处理

建立了固体相干激光雷达对运动目标速度的测量系统.雷达发射源为种子注入Nd∶YAG脉冲激光器,回波通过光纤耦合器与本振合束,利用泰克示波器采集外差信号,使用LabVIEW进行信号处理.利用测量多普勒频移测量运动目标的速度,使用放大镜式的快速傅里叶变换提高频谱的频率分辨率,从而提高了测量速度的精度.

频谱细化算法分析

介绍了当前广泛应用的ZFFT、FFT-FS和CZT三种频谱细化算法的原理,通过大量蒙特卡洛仿真计算归纳了各自的应用特点:ZFFT可以抑制频率间的干涉,对整周期采样信号分析精度高,否则误差较大;FFT-FS和CZT对单频信号分析精度高,不适用于密集多频信号的分析,但估计精度不受整周期采样的影响;从频率分辨率的角度对三种频谱细化算法的实质进行了分析比较:FFT-FS和CZT是一致的,都是在不增加数据长度的前提下,通过插值增加FFT的变换点数,提高计算分辨率,不能改善信号的频率分辨能力;ZFFT和DN点FFT变换是一致的,它并不能真正提高物理分辨率实现频谱细化的功能,只是一种节省运算量的快速算法,可以改善信号的频率分辨能力,但以增加数据长度为代价。

一种连续波雷达高精度波束中心速度求取方法

为解决着陆导航连续波测速雷达中面目标非均匀散射特性和加速度分量对测速精度的影响,提出了一种高精度波束中心速度求取方法。采用Kalman滤波完成速度跟踪和加速度估计,进行加速度补偿后,利用ZFFT变换完成对目标多普勒频移范围的细化分析,最后采用包络截取法完成高精度波束中心速度估计。通过仿真分析证明,包络截取法相比其他方法具有精度高、适应性强的特点,速度测量误差小于0.15 m/s(3δ);通过硬件系统处理时间分析,该算法流程易于实时处理,已成功应用于某着陆导航雷达系统中。

一种基于FFT的电力系统谐波分析改进方法研究

为解决传统的谐波分析方法—快速傅立叶变换(FFT)由于存在频谱泄漏效应,不能实现精确的谐波分析的问题。针对加窗插值算法在发生主瓣干涉时频谱矫正的不足,给出了一种基于复解析带通滤波器细化法(改进FFT法)和传统加窗插值FFT法相结合的实时在线谐波分析方法。该方法弥补了加窗插值算法的不足,具有较高计算精度。并对该算法进行了仿真实验,由MATLAB仿真结果可以看出该算法的准确性和有效性。

基于双天线回波互相关的切向运动目标检测

常规雷达探测仅处理单一天线回波,难以通过径向多普勒频率对相对于雷达切向运动目标进行检测和速度估计,为解决这一问题,文中提出了一种基于双天线回波互相关的切向运动目标检测方法,首先计算多周期不同接收天线互相关后得到的相位变化信息,后利用选带快速傅里叶变换(Zoom Fast Fourier Transform,ZFFT)获得两天线回波波程差的变化频率,然后通过该频率较为精准地估计了切向运动目标速度,最后用恒虚警率检测器实现对目标的检测。为验证算法检测精度,仿真实验了有无噪声环境、不同目标数目的情况,并进行了实际场景测试。实际测试使用载频10 GHz的雷达对垂直雷达波束运动的切向运动目标进行检测,检测结果表明对目标的速度估计误差小于0.5 m/s。