最新汽车故障诊断技术-现代信号处理方法概论课件PPT.ppt

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1、汽车故障诊断技术-现代信号处理方法概论故障诊断过程智能故障诊断与容错控制频率细化分析倒频谱1、功率倒频谱2、复倒频谱倒频谱中自变量称为倒频率，它具有与自相关函数中的自变量τ相同的时间量纲。倒频率越高，表示频谱的快速波动；倒频率越低，表示频谱的慢速波动。倒频谱案例变速箱频谱变速箱倒频谱傅里叶变换的基本思想：将信号分解成一系列不同频率的连续正弦波的叠加或者说，将信号从时间域转换到频率域待处理的信号基底，“滤波镜片”傅里叶变换的本质傅里叶变换存在的问题20Hz80Hz120Hz叠加后得到20Hz80Hz120Hz20Hz80Hz120Hz丢掉了时间信息，无法根据傅立叶变换的结果判断一个特定信号在

2、什么时候发生单一的频率分辨率傅里叶变换的频率分辨率=fs/N傅里叶变换的频率分辨率在信号的低频段和高频段是不变的，无法兼顾低频和高频的特征信息譬如：低频段：要区分10Hz和11Hz，频率分辨率必须<1Hz高频段：100,000Hz和100,001Hz本质上没有区别，频率分辨率取1000Hz也可傅里叶变换存在的问题缺乏时频分析能力、多分辨率分析能力，难以分析非平稳信号解决办法---短时傅里叶变换FTSTFT高斯窗矩形窗三角窗利用高斯窗STFT对非平稳信号进行分析非平稳信号其中a为窗宽解决办法---短时傅里叶变换FTX解决办法---短时傅里叶变换FTX解决办法---短时傅里叶变换FTX解决办法

3、---短时傅里叶变换FTX解决办法---短时傅里叶变换FTX解决办法---短时傅里叶变换FTX解决办法---短时傅里叶变换FTX解决办法---短时傅里叶变换FTX解决办法---短时傅里叶变换FTX解决办法---短时傅里叶变换FTX解决办法---短时傅里叶变换FTX解决办法---短时傅里叶变换短时傅里叶也存在问题：窗宽固定时域的分辨率比较好，但是频率出现一定宽度的带宽，频率分辨率差;频率的分辨率比较好，但是时域分辨率差，有点接近傅里叶变换。解决办法FFT存在的问题：缺乏时频分析能力单一的频率分辨率FFT+移动窗STFT问题的解决改变窗宽+小波连续小波函数的连续小波变换定义为:待分析序列基函数

4、伸缩因子作用平移因子作用平移因子使得小波能够沿信号的时间轴实现遍历分析，伸缩因子通过收缩和伸张小波，使得每次遍历分析实现对不同频率信号的逼近。连续小波变换实现过程1）选择一个小波基函数，固定一个尺度因子，将它与信号的初始段进行比较；2）通过CWT的计算公式计算小波系数（反映了当前尺度下的小波与所对应的信号段的相似程度）；3）改变平移因子，使小波沿时间轴位移，重复上述两个步骤完成一次分析；4）增加尺度因子，重复上述三个步骤进行第二次分析；5）循环执行上述四个步骤，直到满足分析要求为止。X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Inne

5、rproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct0连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(

6、t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct0连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图X(s,t)x(t)×Innerproduct连续小波---运算过程示意图Magnitude20Hz80Hz120Hz连续小波---运算过程示意图原始信号

7、FFT样本点n/个样本点n/个频率/Hz时域幅值频域幅值CWT尺度检测出脉冲信号并给出时间不能检测出脉冲信号连续小波---仿真信号分析小波基性质模拟齿轮的裂纹故障实验中采样频率为20kHz转速1500r/min，齿数30齿轮振动信号的频谱图齿轮振动信号连续小波---实例分析齿轮振动信号时域图(a=1.3)TTT齿轮振动信号的尺度谱图t=4ms，a=1.3~1.5t=44ms，a=1.3~1.5小波分析对信号高频成分的刻划