《功率谱分析》PPT课件.ppt

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1、第四章功率谱分析随机信号的功率谱密度随机信号是时域无限信号，不具备可积分条件，因此不能直接进行傅里叶变换。又因为随机信号的频率、幅值、相位都是随机的，因此从理论上讲，一般不作幅值谱和相位谱分析，而是用具有统计特性的功率谱密度(powerspectraldensity)来作谱分析。自功率谱密度函数(Auto-powerspectraldensityfunction)互功率谱密度函数(cross-powerspectraldensityfunction)相干函数(coherencefunction)与频率响应函数(frequencyresponsefuncti

2、on)随机信号的功率谱密度设x(t)是零均值的随机信号，且x(t)中无周期性分量，其自相关函数，自相关函数满足富立叶变换条件工程中对信号进行隔直处理，使。对于含有周期成分的信号，用窗函数(windowfunction)截断，使得。随机信号的功率谱密度自功率谱密度函数(Auto-powerspectraldensityfunction)定义根据维纳—辛钦公式，平稳随机过程的功率谱密度与自相关函数是一傅里叶变换偶对(fouriertransformdualpair)随机信号的功率谱密度自功率谱密度函数(Auto-powerspectraldensityfunc

3、tion)的性质自功率谱密度函数是实偶函数。自功率谱密度函数是双边谱。单边功率谱(one-sidedpowerspectrum)（非负频率上的谱）随机信号的功率谱密度物理意义信号的能量在不同频率成分上的分布。随机信号的功率谱密度Parseral定理信号的能量在时域与频域是相等的。自功率谱密度函数(Auto-powerspectraldensityfunction)与幅值谱(amplitudespectrum)的关系随机信号的功率谱密度功率谱估计单边谱计算方法随机信号的功率谱密度工程应用1）功率谱在设备诊断中的应用①汽车变速箱上加速度信号的功率谱图正常异常随

4、机信号的功率谱密度可分析系统的测量中经常用这个公式计算频率响应函数(frequencyresponsefunction)的幅值，但无法计算它的相位、实部和虚部。随机信号的功率谱密度互功率谱密度函数(cross-powerspectraldensityfunction)定义如果互相关函数满足福氏变换条件单边互谱密度函数(One-sidedcross-powerspectrum)随机信号的功率谱密度单边互谱密度函数(One-sidedcross-powerspectrum)其中实部虚部随机信号的功率谱密度互谱分析的估计离散点对应于数字信号随机信号的功率谱密度工

5、程应用可利用互谱求系统的可在强噪声背景下分析系统的传输特性随机信号的功率谱密度正弦加随机随机信号随机信号的功率谱密度输入x(t)与输出y(t)的互相关函数(cross-correlationfunction)为：由于噪音与输入无关，所以后3项为零，于是有随机信号的功率谱密度谱相干函数(spectralcoherencefunction)的定义评测输入、输出信号间的因果性，即输出信号的功率谱中有多少是所测试输入量引起的响应。随机信号的功率谱密度频率响应函数(frequencyresponsefunction)的定义谱相干函数的性质y(t)和x(t)完全相关y

6、(t)和x(t)完全无关y(t)和x(t)部分相关测试中有外界干扰输出y(t)是输入x(t)和其它输入的综合输出联系x(t)与y(t)的系统是非线性(nonlinear)的随机信号的功率谱密度船用柴油机润滑油泵压油管振动和压力脉动间的相干分析油压脉动自谱油管振动自谱