基于FFT与DFT相结合的频域分析方法及其应用.pdf

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1、汽车工程2014年(第36卷)第1期AutomotiveEngineering2014011基于FFT与DFT相结合的频域分析方法及其应用术徐炜卿，吴光强，栾文博(1．同济大学汽车学院，上海201804；2．东京大学生产技术研究所，日本东京153—8505)[摘要]提出一种基于FFT与DFT相结合的频域分析方法，对采集到的汽车振动信号进行分析，从而提取发动机的转速信息。实车测试验证了该方法的可行性与有效性。最后基于发动机转速的高阶频率，对所提取的发动机转速进行修正，取得了很好的效果。关键词：发动机转速；快速傅里叶变换；离散傅里叶变换；频域分析AFrequency·doma

2、inAnalysisMethodandItsApplicationsBasedontheCombinationofFFTandDFTXuWeiqing．WuGuangqiang'＆LuanWenbo1．SchoolofAutomotiveStudies，ronejiUniversity，Shanghai201804；2．InstituteofIndustrialScience，舭UniversityofTokyo，Tokyo153-8505，Japan[Abstract]Afrequencydomainanalysismethodbasedonthecombination

3、ofFFTrandDFTisproposed，withwhichthevibrationsignalsofavehiclecollectedisanalyzedandtheinformationofenginespeedisextracted．Theresultsofrealvehicletestverifythefeasibilityandeffectivenessofthemethod．Intheendtheenginespeedex—tractediscorrectedbasedonthehigh—orderfrequenciesofenginespeed．Keyw

4、ords：enginespeed；FFT；DFT；frequencydomainanalysis提出了一种结合快速傅里叶变换(fastFouriertrans．月IJ舌form，FFvr)和离散傅里叶变换(discreteFouriertrans．form，DFY)的频域分析方法，并通过从汽车振动信随着人们对汽车NVH性能的要求越来越高，汽号中提取出发动机的转速信号，验证了此分析方法车的振动噪声问题也越来越受到消费者的关注。对的可行性和有效性，最后利用发动机的高阶振动能汽车的振动与噪声分析，大都与发动机的转速相关，量对转速信号进行修正。尤其在低速下，发动机是车上主要的噪声

5、和振动源¨J。常通过转速计或控制器局域网CAN采集以1FFT与DFT结合的分析方法获取发动机的转速，但有时受限于实验环境或实验1．1分析方法设备，无法或难以直接获得发动机的转速信息，此时在实际工作中所遇到的信号往往是时变的，为可借助汽车上的振动与噪声信号来获取发动机转获取信号的瞬时频率，通过sTFrI1对信号进行加窗，速。对于实验中得到的振动和噪声信号，常用的分并假定在短时间间隔内信号是平稳(伪平稳)的，析方法有短时傅里叶变换(shorttimeFourier移动窗函数，从而将信号按时间分成若干段，并进行transform，STFvr)、魏格纳分布(Wigner—Vill

6、edistribu．傅里叶变换J。tion，WVD)、Gabor变换和小波变换(wavelettrans．STFT~(m，尼)=∑()g(—mT)e-J(1)form，WT)L3J。本文中基于sTFYr的时频分析方法，国家自然科学基金(51175379／E050301)资助。原稿收到日期为2011年12月29日，修改稿收到日期为2012年4月25日。·52·汽车工程2014年(第36卷)第1期式中：(n)为信号的时间序列；g(n)为窗函数；T为1．2分析方案时间轴上窗函数移动的步长；g(n—m)为时间轴上不仅汽车振动信号还有汽车噪声信号也能用于平移后的窗函数；Ⅳ为傅里叶变

7、换运算数。提取转速信息J，而在发动机处所获取的振动与噪sTFrr的分析过程可分成两个步骤，第一步先将声信号能够最好地反映出发动机转速信息，但发动信号加窗在时间轴上进行分割，第二步将分割后的机处所布置的传感器往往对耐热性有较高要求，本各段信号分别进行傅里叶变换，通常采用Fn1进行文中通过采用在汽车变速器以22050Hz采样频率运算。FF11相比DFT，在计算量较大时可以显著减所获取到的振动信号，来提取发动机的转速信息。少计算量和计算时间，但FFr计算是针对全频域的对于一个采样频率为的时间序列进行Ⅳ点傅分析，而有时只需要得到信号在