参数化时频理论方法及应用_2016_西北工大剖析.pptx

报告人: 彭志科 上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室 2016.3.26-27 参数化时频分析理论、方法及应用 西北工业大学第三届杰青论坛 非平稳信号是实际应用中的常见信号，对其分析的准确性是解决实际工程问题系统的前提与基础，也是信号处理领域中的热点。 旋转机械振动信号 体波、表面波 超声波效应 生命医学信号 水轮机 研究背景 风力发电机 地震波 兰姆波 脑电信号 心电图 多普勒效应 微多普勒效应 研究背景 研究背景 Jean Baptiste Joseph Fourier (1768 - 1830) Fourier级数 Fourier变换 - King of transforms 本质思想：线性空间的正交基分解和重构 适用对象：平稳信号(频率不随时间变化) 非平稳信号 特点：非平稳信号的频率常随时间变化 例1： Fourier变换 能反映信号的频率范围 不能反映频率随时间变化的变化规律 (0≤ t ≤15) 采样频率120Hz 非平稳信号 例2： x1 x2 Fourier 变换 准确反映信号所含频率分量 不能反映频率分量存在的时间段 时频分析方法 短时傅立叶变换 定义： 窗函数 本质：加窗傅立叶变换 适用对象：分段平稳信号 例2- x1 例2- x2 t/sec t/sec Freq/Hz a=1 连续小波变换 定义： 母波函数 本质：变分辨率带通滤波 适用对象：局部奇异性信号 ω0 = 5 a = 0.5 a = 1 转子碰摩故障典型时频特征 示例 Wigner-Ville分布 定义： 本质：瞬时相关函数的傅立叶变换 适用对象：单分量信号 单分量信号 x1 单分量信号 x2 多分量信号 x 交叉项 示例 线调频小波变换 定义： 本质：加调频窗的傅立叶变换 适用对象：线性调频信号 调频窗函数 STFT Chirplet 时频分析方法的不足 STFT WVD CWT Chirplet (α = 3) 不足 不能正确反映分量的瞬时幅值 集中性较差 非线性调频分量 特点：频率是时间的非线性函数 Opt Exp, 19(2011) 26174 J. Ac. Soc. Am. 107(2000), Pt.1 App. Ac. 71 (2010) 1070–1080 J S. Vib. 330 (2011)1225–1243 J. G. Con. DY 21(1998)375-382 (A) (B) (C) (D) (E) 激光脉冲信号 Lamb波信号 鲸鱼声波 水轮机停机振动信号 战斗机机翼测试信号