基于加窗插值FFT的加速度传感器信号处理方法.pdf

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1、2016仪表技术与传感器2016第2期InstrumentTechniqueandSensorNo．2基于加窗插值FFT的加速度传感器信号处理方法张浩，王建林，赵利强，于涛(北京化工大学信息科学与技术学院，北京100029)摘要：针对快速傅里叶变换在加速度传感器动态特性分析时产生的频谱泄漏等问题，提出一种基于加窗插值FFT的加速度传感器信号处理方法。该方法选取精度较高的汉宁窗和三次样条插值函数对信号进行处理，抑制频谱泄漏等带来的干扰，并通过经验传递函数估计方法得到高精度的频率响应估计。实验结果表明，该

2、方法能够有效地提高加速度传感器频率响应函数的估计精度。关键词：加速度传感器；频谱泄漏；加窗插值算法；频率响应函数中图分类号：TH824文献标识码：A文章编号：1002—1841(2016)02—0012—03SignalProcessingMethodofAccelerometersBasedOnWindowedInterpolationFFTZHANGHao，WANGJian—lin，ZHAOLi—qiang，YUTao(CollegeofInformationScienceandTechnolog

3、y，BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China)Abstract：Inordertoovercometheeffeetoffastfouriertransformsuchasspectrumleakage，whichiscausedinaccelerometerdynamiccharacteristicsanalysis．anaeeelerometersignalprocessingmethodbasedonwindowedand

4、interpolationFnwasproposed．Aimingtosuppresstheinfluenceofspectrumleakageandfenceeffect，thismethodselectedhigherprecisionhanningwin一(1owandadoptedcubicsplineinterpolationtoprocesssignal，andacquiresfrequencyresponsebyexperiencedtransferfunctionesti—marion

5、．Tileexperimentresultsshowthatthismethodcaoeffectivelyimprovetheestimationaccuracyof~equeneyresponsefunction．Keywords：aecelerometers；spectrumleakage；windowedinterpolationalgorithm；frequencyresponsefunction0引言数估计方法得到的频率响应与传统二阶模型得到的频率响应加速度传感器是高端动力装置参数检测仪器

6、设备中的重进行对比分析，验证该方法的有效性。要组成部分，动态特性直接影响着仪器设备的性能，通常采1加速度传感器频率响应函数用幅频特曲线上二的参数对加速度传感器的动态特性进行表求取加速度传感器频率响应函数G(jto)，如图1所示。，止⋯。以脉冲信作为激励，运用快速傅里叶变换(FastFourierTransforination，FFT)可直接计算加速度传感器的频率响应函数，给出完整的幅度与相位响应。然而上述方法在进图1加速度传感器频率响应函数校准原理图行FFT时，【{1时域截断引起的频谱泄漏和频率离散引

7、起的栅栏利用式(1)对加速度传感器频响函数进行求解。效应，影响频率响函数的精确度。y()=g(t)(／L)t(1)针对加速度传感；}}}信号处理精度的问题，杨颖等采用谱式中：(t)为加速度传感器的激励信号；)，(t)为加速度传感器的响应信号。分析和全卡}{伯预处理方法，减小加速度传感器信号相位测量误差。但信号处精度随着加速度增大而降低。一些学者采用加速度传感器的输入信号和输出信号的快速傅里叶变换为经验模态分解。、奇异分解、小波分析等方法对加速度传感器信号进行处理。但这些方法都应用于抑制加速度传感()1

8、(n(2)器信号的噪声干扰，不能减小频谱泄漏等带来的影响。一些学者幔用矩形窗、kaiser窗、blackman窗等处理FFT过程中产生的y()1y(n(。)频谱泄漏等题，取得r一定的成效“!。但这些方法都是针式中：Ⅳ为FFT点数；=0，2，⋯，N／2；为采样周期。对特定信号的特点选择不同的窗函数和插值算法，无法直接应式(1)的傅里叶变换结果为脂了加速度传感器的信号处理过程。Y()=G(j)U(k)+Tc(j)(4)本文提出了一种基于加窗插值FFT的加速度