基于频域滤波的加速度信号处理

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1、2012年俊表技术与传感蠢2012第4期111stⅢmentTechniqlIeal】dsensorNn4www.seed17.net基于频域滤波的加速度信号处理方新磊，郝伟，陈宏(郑州大学振动工程研究所。河南郑州450呻1)摘要：在工程实测信号中。振动加速度信号舍有直流分量和干扰噪声，这些信号成分在积分后导致误差的累积，可能使得到的结果完全失真。在分析趋势项对软件积分的影响的基础上，提出了基于频域低通和带通滤波的频域积分算法。实例验证这种方法可以很好地去除低频趋势项和高额干扰噪声。关键词：频域滤波；趋势项；积分中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：l002一1

2、841(2012)04—0094一03AccelerationSignalProcessingBasedonFrequencyD哪ainFilteringFANGX㈧ej，HAoWei，CHENHo“E(R馏翰r曲ImmuteofV．brad蚰En勘代咖g，zhengzhouunivers时，zhe呜zhou45咖l，C岫)Abstr眦t：Inen舀neeringme粕urementsi印als，thevibradonacceIerat沁nsi蚰alcon诅i璐dhectco珈ponenI蚰dinterference∞jse．T№5esi铲alcoⅡ1ponents}e

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4、e-slllts．Ontheanalysisof山eiIlduencethe眦ndte哪havingon80ftwa爬integd，lhefreqLlencydoItlaininte8rala蛳血mbasedonIhehqllencyd咖ainandb曲d·pass6lterw聃putforward．TbroughvalidaIionex舢ples，llIismefhodisverywel】usedt010w—passremovethel删k

5、que8cyIrendte唧卸dthehi曲f诧qlle“cyinl刮酗Icenoise．Key啪rds：fkquencydo眦in6ltering；h℃nd；imegm60n0引盲有直流分量和干扰噪声信号，即当加速度为。时．传感器的输设备在运行过程中，和运行状态有关的各种物理量随时间出井不一定为O，而是一个菲零的输出。一(‘)，测量值：的变化呈现一定的规律。这些物理量包括振动、噪声、温度、压口⋯。(￡)=口(￡)+Ⅱ一(￡)力等。用各种相应的传感器及测量仪器测得它们随时间的变式中：n一。(z)为加速度传感器的测量值；8(#)为实际加速度化就获得信号。而加速度、速度和位

6、移是振动测量分析的3种债；口一(f)为传感器测量误差，n。。(；)：c+n。，(f)；c为常主要的信号形式，它们之间町以通过积分或微分的方法实现相量。互转换。假设速度信号"(#)为o，对其积分，可得：，，，测量加速度、速度或位移，最直接有效的方法是选用相应∥({)2l。～(舢r。．6n(棚r+i4～(f)打的传感器进行测量“1，但在振动信号测试过程中，由于仪器设J，备或测试环境的限制，有的物理量往往需要通过对采集到的其2l。(1)打+lomjle(￡)曲+c￡+D他物理量进行转换处理。例如，将加速度振动信号转换为速度积分后鼬速度信号包含干扰噪声信号，零点漂移产生的线或位

7、移信号。对加速度信号进行积分变换求测点的位移和速性趋势项。和常数项D，如果不能准确的估计和去除误差，在度是振动信号处理中的常用的方法，由于信号中的低频成分对二次积分中，误差将进一步扩大，可能使得到的结果完全失真。位移撮动幅值的大小起着决定性的作用。而在现场采集的信号铡如构建一个含有直流分量的信号：中，伴有各种噪声和干扰，在对数据进行积分变换时，使积分后以f)=sin(2形)+O．2的信号有很大的摆动趋势项，而在对数据进行二次积分后，可该信号固有频率为，=loHz，采样频率为l000Hz，数据长能使得到的变换结果完全失真。因此，消除干扰噪声和去除趋度为】024。直流分量为

8、D．2，按sjmpso力公式积分，得到图1和势项是信号预处理不可缺少的过程。图2。1信号中趋势项对软件积分的影响和去除从图1和图2可以看出，由于误差项d一(f)=0．2的存所谓的趋势项一般指测试信号中的周期大于记录长度的在，振动加速度一次积分渡形(振动速度)成递增趋势，误差信成分，郎存在线性项或者缓慢变化的非线性项婶j。在工程实际号已经将有用的振动湮没；振动速度一次积分波形(振动位测试的信号中，往往都是复杂的周期信号与随机信号的混合．移)成指数递增趋势，直流分量的积分已经将有用的振动湮而且一般刷期信号是研究对象。在振动测试中采集到的振动没