2机械测试信号讲解.ppt

机械测试信号分析;本章内容 ;2.1 信号的表示与分类 2.1.1 信号的表示;2.1.1 信号的表示;2.1.2 信号的分类; 连续信号:在所有时间点上有定义 离散信号:在若干时间点上有定义; 确定性信号：可以用明确数学关系式描述的信号 非确定性信号：不能用数学关系式描述的信号;确定性信号——周期信号： 经过一定时间可以重复出现：x(t)=x (t+nT ） ;复杂周期信号实例;确定性信号——非周期信号： 再也不会重复出现的信号、频谱一般是连续谱 ——无限多个、频率无限接近的信号合成 ;瞬态信号实例：各种波形(矩形、三角形、梯形）的单个脉冲信号、指数衰减信号等;非确定性信号：不能用数学式描述，其幅值、相位变化不可预知，所描述物理现象是一种随机过程。 环境噪声、测试仪器噪声、材料表面形貌等 非确定性信号具有统计特性 平稳随机信号：统计特性参数不随时间变化 非平稳随机信号：统计特性参数随时间变化 测试信号总是受到噪声污染，因而，严格来讲，实际信号均可视为非确定信号，实际中可视具体情况而定。; 时域分析;2.2 信号的时域分析 ;1）峰值和峰峰值 ;例如： 复杂信号 x = A*Sin(2πfot+φ1) + 0.5*A*Sin(4πfot+ φ2) 基频 fo , A 倍频 2fo , 0.5A 基本特征： 通频振幅 xpp 波峰至波谷之间的距离 ;2）平均值 表示信号在时间间隔T内的平均值 物理意义——直流/固定分量 ;3）方差、均方差（标准差） 方差反映了信号围绕均值的波动程度，均方差是其平方根 物理意义——衡量被测量的波动、分散程度。;2.2.1 时域信号特征参数 ;4）均方值和均方根值 均方值表达信号的强度、平均功率 均方根值是均方值的平方根，也称有效值。 均方根值和信号形状有关。 ;均方值、方差、均值关系 ;2.2.2 时域相关分析 ;;互相关函数 ;;互相关分析在汽车上的应用---- ;2.3 信号的频谱分析 ;1)为什么进行频谱分析？ 频域参数对应于设备转速、固有频率等参数，物理意义更明确, 因此, 可获得更丰富的信息。 了解信号频率构成，选择相适应的仪器； 2)如何进行频谱分析（工具） ？ 一般利用富氏变换将时域信号变换成频域信号——FT——FFT 3)什么是频谱图？ 以频率为横坐标，幅值与相位作为纵坐标的图。;2.3.1 周期信号的频谱分析;2.3.1 周期信号的频谱分析;工程上习惯将计算结果用图形方式表示: 以ω 为横坐标，bn 、an为纵坐标画图，称为实频－虚频谱图； 以ω为横坐标， An、 为纵坐标画图，则称为幅值－相位谱； 以ω为横坐标， 为纵坐标画图，则称为功率谱。 ;2.3.1 周期信号的频谱分析;2.3.1 周期信号的频谱分析;2.3.1 周期信号的频谱分析;;2.3.1 周期信号的频谱分析;2.3.1 周期信号的频谱分析;2.3.1 周期信号的频谱分析;周期信号频域分析回顾;2.3.2 非周期信号的频谱分析;2.3.2 非周期信号的频谱分析;2.3.2 非周期信号的频谱分析;关于 说明如下：;4）傅立叶变换性质;例子：求下图波形的频谱;2.3.2 非周期信号的频谱分析;2.3.2 非周期信号的频谱分析;2.3.2 非周期信号的频谱分析;2.3.2 非周期信号的频谱分析;基本公式;解题方法二 常用信号的傅立叶变换+傅立叶变换的性质 ;（1）时域分析法;简单回顾;2.3.3 平稳随机信号的频谱分析 ;自功率谱密度物理意义： 描述随机信号的平均功率沿频率轴的分布密度 Rx（t）是偶函数，Sx（ ω ）是非负的实偶函数，是双边谱 工程中关心非负频率上的谱，单边自功率谱密度： 自功率谱密度的应用： 分析随机信号频率结构 ;互相关函数： 互功率谱密度：两个随机信号之间的谱密度 ;典型信号的自相关函数及功率谱密度函数;; 已知空气压缩机减速箱的电机转速为3000转/分、齿轮Z1与Z2的齿比40:20、齿轮Z3与Z4的齿比21:18、齿轮Z5与Z6的齿比21:16。 目前振动过大，判断那一根传动轴是减速箱的主要振动源，并给出减速箱振动信号表达式（假定各轴时间滞后均为零）。;1号传动轴：频率f1＝3000/60=50(Hz)、读得幅值为A1＝8μm 2号传动轴：频率f2＝f1x20/40=25(Hz)、读得幅值为A2＝8μm 3号传动轴：频率f3＝f2x1