一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置及方法
【專利摘要】一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置及方法，本發(fā)明涉及多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置及方法。本發(fā)明是為了解決基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)法的信號(hào)分解方法對(duì)兩端數(shù)據(jù)處理誤差較大，且不能解調(diào)頻率相近的諧波信號(hào)的問題。一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊(1)、數(shù)據(jù)分解器(2)、顯示器(6)、分解裝置控制器(9)和傳感器(10)；數(shù)據(jù)分解器(2)由A/D轉(zhuǎn)換器(3)、數(shù)字計(jì)算器(4)、希爾伯特變換器(5)、同步解調(diào)器(7)和低通濾波器(8)構(gòu)成。本發(fā)明可以有效分解頻率相近的振動(dòng)諧波信號(hào)，保證在整段信號(hào)數(shù)據(jù)處理均能有較高的精度。本發(fā)明應(yīng)用于衛(wèi)星遙測(cè)信號(hào)處理、衛(wèi)星結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)、頻譜分解等領(lǐng)域。
【專利說明】
-種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 信號(hào)的分解廣泛用于衛(wèi)星遙測(cè)信號(hào)處理、衛(wèi)星結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)、頻譜分解等領(lǐng)域。提 出和采用合理的信號(hào)分解方法可W實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的快速設(shè)計(jì)，從而縮短衛(wèi)星設(shè)計(jì)和研發(fā)周期。 在信號(hào)分解過程中，信號(hào)的特征獲取至關(guān)重要，由于某些時(shí)域信號(hào)物理特征表現(xiàn)不明顯，為 了突出或者求取某些信號(hào)的物理特性，需要將信號(hào)通過一定的變換如傅里葉變換、希爾伯 特變換，從而轉(zhuǎn)換到復(fù)域中去。
[0003] 希爾伯特變換描述一個(gè)W實(shí)數(shù)值載波做調(diào)制的信號(hào)之復(fù)數(shù)包絡(luò)，出現(xiàn)在通訊理論 中發(fā)揮著重要作用。希爾伯特變換可W通過公式(1)計(jì)算得出。
[0004] 公式（1)為：
[0005]
[0006] 公式中x(t)表示輸入信號(hào)，貧表示卷積計(jì)算，表示圓周率常數(shù)。
[0007] 信號(hào)經(jīng)過希爾伯特變換后，在頻域內(nèi)各頻率分量的幅度保持不變，但相位上出現(xiàn) 90°的相移?；谠撎攸c(diǎn)，該變換法廣泛用于數(shù)字信號(hào)處理，如信號(hào)變換或?yàn)V波等。
[000引目前已知的信號(hào)分解方式最為常用的是W希爾伯特為基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法，但 運(yùn)種方法難W處理數(shù)據(jù)初始階段的數(shù)據(jù)和末尾階段的數(shù)據(jù)，即所謂的端點(diǎn)效應(yīng)突出；當(dāng)分 量振動(dòng)頻率相差較大時(shí)，經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解效果較好，但當(dāng)分量振動(dòng)頻率相近時(shí)，經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)法不 能有效處理，難W保證信號(hào)分解的精度。所W，信號(hào)諧波分量的提取、分解信號(hào)能力有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明為了解決基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)法的信號(hào)分解方法對(duì)兩端數(shù)據(jù)處理誤差較大，且不 能解調(diào)頻率相近的諧波信號(hào)的問題，而提出的一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置及方法。
[0010] -種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置包括:數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分解器、顯示器、分解裝 置控制器和傳感器；
[OOW 所述數(shù)據(jù)分解器由A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字計(jì)算器、希爾伯特變換器、同步解調(diào)器和低通 濾波器構(gòu)成；
[0012]傳感器的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊的信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)分解器分別與數(shù)據(jù)采 集模塊、顯示器和分解裝置控制器連接;其中數(shù)據(jù)采集模塊的信號(hào)輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的信 號(hào)輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出端與希爾伯特變換器的信號(hào)輸入端連接，希爾伯特變 換器的瞬時(shí)頻率信號(hào)輸出端與數(shù)字計(jì)算器的信號(hào)輸入端連接，數(shù)字計(jì)算器的信號(hào)輸出端與 低通濾波器的信號(hào)輸入端連接，低通濾波器的信號(hào)輸出端與同步解調(diào)器的瞬時(shí)頻率信號(hào)輸 入端連接，希爾伯特變換器的瞬時(shí)幅值信號(hào)輸出端與同步解調(diào)器的瞬時(shí)幅值信號(hào)輸入端連 接，同步解調(diào)器的信號(hào)輸出端與顯示器的信號(hào)輸入端連接。
[0013] -種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解方法按W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0014] 步驟一:將輸入信號(hào)X化)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)Y(k);所述輸入信號(hào)x(k)包括數(shù)據(jù)采集 模塊(1)采集到的信號(hào)和網(wǎng)線輸入信號(hào)；
[0015] 步驟二:計(jì)算解析信號(hào)Y化)的瞬時(shí)頻率CO (t);
[0016] 步驟將步驟二獲得的瞬時(shí)頻率O (t)通過低通濾波器得到最大振動(dòng)分量的瞬 時(shí)頻率卻A-);
[0017] 步驟四：解析信號(hào)Y化)通過希爾伯特變換器和同步解調(diào)器分解出最大振動(dòng)分量的 瞬時(shí)幅值A(chǔ)(t);
[0018] 步驟五:根據(jù)步驟=得到的最大振動(dòng)分量的瞬時(shí)頻率刮t)和步驟四得到的最大振 動(dòng)分量的瞬時(shí)幅值A(chǔ)(t)，計(jì)算信號(hào)的最大振動(dòng)分量Xi化）；
[0019] 步驟六:將輸入信號(hào)X化)減去信號(hào)的最大振動(dòng)分量xi(k)，得到新的信號(hào)；判斷新 的信號(hào)是否滿足闊值，若是，則結(jié)束;若否，則重新執(zhí)行步驟一，直至滿足闊值。
[0020] 發(fā)明效果：
[0021] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案，與現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法相比，提供了一種信號(hào)分解 處理的裝置，通過多項(xiàng)式最小平方差預(yù)估計(jì)算器，可W準(zhǔn)確處理信號(hào)的兩段數(shù)據(jù)，同時(shí)由于 低通濾波器的存在，使得振動(dòng)信號(hào)分解可W分離頻率十分相近的信號(hào)數(shù)據(jù)。
[0022] 本發(fā)明基于希爾伯特變換原理，將采集的信號(hào)進(jìn)行有效處理，不僅可W有效分解 頻率相近的振動(dòng)諧波信號(hào)，還能保證在整段信號(hào)數(shù)據(jù)處理均能有較高的精度，可W有效的 解決了基于傳統(tǒng)方法的信號(hào)分解方法的固有缺點(diǎn)，如端點(diǎn)效應(yīng)等。本發(fā)明原理明確，精度較 高，分解信號(hào)能力突出。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明裝置示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明裝置內(nèi)部原理圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0025] 一：如圖1所示，一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置包括:數(shù)據(jù)采集模塊 1、數(shù)據(jù)分解器2、顯示器6、分解裝置控制器9和傳感器10;
[0026] 所述數(shù)據(jù)分解器2由A/D轉(zhuǎn)換器3、數(shù)字計(jì)算器4、希爾伯特變換器5、同步解調(diào)器7和 低通濾波器8構(gòu)成；
[0027] 傳感器10的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊1的信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)分解器2分別與數(shù) 據(jù)采集模塊1、顯示器6和分解裝置控制器9連接;其中數(shù)據(jù)采集模塊1的信號(hào)輸出端與A/D轉(zhuǎn) 換器3的信號(hào)輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器3的信號(hào)輸出端與希爾伯特變換器5的信號(hào)輸入端連 接，希爾伯特變換器5的瞬時(shí)頻率信號(hào)輸出端與數(shù)字計(jì)算器4的信號(hào)輸入端連接，數(shù)字計(jì)算 器4的信號(hào)輸出端與低通濾波器8的信號(hào)輸入端連接，低通濾波器8的信號(hào)輸出端與同步解 調(diào)器7的瞬時(shí)頻率信號(hào)輸入端連接，希爾伯特變換器5的瞬時(shí)幅值信號(hào)輸出端與同步解調(diào)器 7的瞬時(shí)幅值信號(hào)輸入端連接，同步解調(diào)器7的信號(hào)輸出端與顯示器6的信號(hào)輸入端連接。
[0028] 多諧波信號(hào)經(jīng)過分解裝置后，可W分解和提取信號(hào)的所有諧波分量。
[0029] 分解裝置控制器9可W對(duì)數(shù)據(jù)分解器2處理的數(shù)據(jù)的精度、輸出諧波次數(shù)等進(jìn)行控 審IJ。與數(shù)據(jù)分解器2串聯(lián)的顯示器6可W顯示多諧波的信號(hào)波形，或者單一諧波信號(hào)的波形、 頻率等信息，或者通過網(wǎng)線直接輸出到其它設(shè)備。
[0030]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述A/D轉(zhuǎn)換器3的型 號(hào)為ADCC0809，其分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為128US，單一電源為5V。
[0031 ]【具體實(shí)施方式】=:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是:所述數(shù)字計(jì)算器4 裝有多項(xiàng)式最小平方差預(yù)估方法的DSP C674X數(shù)字計(jì)算器，速度850MHZ-1.25GHz，功耗為 2胖-3.抓，操作系統(tǒng)為1'11?1'05。
【具體實(shí)施方式】 [0032] 四：本實(shí)施方式與=不同的是:所述希爾伯特變換器5 為希爾伯特變換程序的數(shù)字計(jì)算器，型號(hào)為DSP C674X。希爾伯特變換器5能夠?qū)㈦x散信號(hào) 完成公式1的計(jì)算。
[0033] 希爾伯特變換器5的一條支路串聯(lián)了一個(gè)數(shù)字計(jì)算器4,數(shù)字計(jì)算器4內(nèi)嵌了多項(xiàng) 式最小平方差預(yù)估方法的程序;在數(shù)字計(jì)算器4后還串聯(lián)有一個(gè)低通濾波器8,低通數(shù)字濾 波器8可W接收數(shù)字計(jì)算器4的計(jì)算結(jié)果，并完成信號(hào)的過濾。
[0034] 希爾伯特變換器5的另一條支路直接串聯(lián)到同步解調(diào)器7,同步解調(diào)器7同時(shí)接收 低通濾波器8和希爾伯特變換器5輸入的離散數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理。
【具體實(shí)施方式】 [0035] 五:本實(shí)施方式與一、二或四不同的是:所述同步解調(diào) 器(7)采用ADA2200集成式同步解調(diào)器。
【具體實(shí)施方式】 [0036] 六:一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解方法按W下步驟實(shí)施：
[0037] 步驟一:將輸入信號(hào)X化)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)Y(k);所述輸入信號(hào)x(k)包括數(shù)據(jù)采集 模塊1采集到的信號(hào)和網(wǎng)線輸入信號(hào)；
[0038] 步驟二:計(jì)算解析信號(hào)Y化)的瞬時(shí)頻率CO (t);
[0039] 步驟將步驟二獲得的瞬時(shí)頻率O (t)通過低通濾波器8得到最大振動(dòng)分量的瞬 時(shí)頻率刮;
[0040] 定義將瞬時(shí)頻率分為兩部分，一部分隨時(shí)間快速變化，另一部分隨時(shí)間緩慢變換。 在數(shù)據(jù)處理器后面串聯(lián)一個(gè)低通濾波器，數(shù)據(jù)通過具有低通濾波的功能計(jì)算器，獲取最大 振動(dòng)頻率分量(周期是在所有振動(dòng)分量中最大的）的瞬時(shí)頻率，記為窗(句。
[0041] 步驟四：解析信號(hào)Y化)通過希爾伯特變換器5和同步解調(diào)器7分解出最大振動(dòng)分量 的瞬時(shí)幅值A(chǔ)(t);
[0042] 步驟五:根據(jù)步驟=得到的最大振動(dòng)分量的瞬時(shí)頻率忍貨)和步驟四得到的最大振 動(dòng)分量的瞬時(shí)幅值A(chǔ)(t)，計(jì)算信號(hào)的最大振動(dòng)分量Xi化）；
[0043] 步驟六:將輸入信號(hào)X化)減去信號(hào)的最大振動(dòng)分量xi(k)，得到新的信號(hào)；判斷新 的信號(hào)是否滿足闊值，若是，則結(jié)束;若否，則重新執(zhí)行步驟一至步驟六（W得到的新的信號(hào) 作為步驟一的輸入信號(hào)），直至滿足闊值(人為設(shè)定的振動(dòng)諧波次數(shù)）。
【具體實(shí)施方式】 [0044] 屯:本實(shí)施方式與六不同的是:所述步驟一中將輸入 信號(hào)X化)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)Y化)的具體過程為：
[0045] 將采集到的或者輸入信號(hào)X化)通過A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào)y(k)，k = 1，2,…，N;將數(shù)字信號(hào)y化)變換為J'(A)，通過希爾伯特變換器5將離散的數(shù)字信號(hào)y化)轉(zhuǎn)換 為解析信號(hào)Wk),即解析信號(hào)實(shí)部由^k)構(gòu)成，解析信號(hào)虛部由.叫4構(gòu)成。
【具體實(shí)施方式】 [0046] 八:本實(shí)施方式與六或屯不同的是:所述步驟二中計(jì) 算解析信號(hào)Y化)的瞬時(shí)頻率《( t)的具體過程為：
[0047] 通過具有多項(xiàng)式最小平方差計(jì)算程序的數(shù)字計(jì)算器4計(jì)算解析信號(hào)Y化)的瞬時(shí)頻 率《(t)。
[0048] 對(duì)解析信號(hào)Y化)通過串聯(lián)的數(shù)據(jù)處理裝置，該裝置能夠計(jì)算信號(hào)的多項(xiàng)式最小平 方差預(yù)估值，W及計(jì)算信號(hào)的瞬時(shí)頻率《 (t);數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)嵌有多項(xiàng)式最小平方差計(jì)算 程序。
【具體實(shí)施方式】 [0049] 九:本實(shí)施方式與八不同的是:所述步驟五中計(jì)算信 號(hào)的最大振動(dòng)分量Xi化)的具體過程為：
[0050] 輸入的多諧波振動(dòng)信號(hào)的形式如公式(3):
[0化1]
(3)
[0化2] 其中：1表示第1個(gè)諧波分量;Ai(t)表示第1個(gè)諧波分量的幅值;巧的表示第1個(gè)諧波 分量的相角；《 i(t)表示第1個(gè)諧波分量的瞬時(shí)頻率;t表示時(shí)間；
[0化3] 當(dāng)1 = 2時(shí)，即：
[0化4]
(4)
[0055] 其中，Ai(t)和A2(t)分別表示最大振動(dòng)分量幅值和剩余振動(dòng)分量幅值；《i(t)和 ? 2(t)分別表示最大振動(dòng)分量和剩余振動(dòng)分量的瞬時(shí)頻率；
[0056] 將x(t)表示成單一諧波信號(hào)時(shí)，即
[0057]
(5)
[0化引其中，As(t)單一諧波信號(hào)的幅值;巧，（今為單一諧波信號(hào)的相角；
[0化9]
[0060] (6)
[0061 ]在一個(gè)積分周期T內(nèi)，即：
[0062]
(7)
[0063] 其中，T表示一個(gè)積分周期;經(jīng)過低通濾波器后的信號(hào)頻率變?yōu)樽畲笾C波分量的瞬 時(shí)頻率，即
[0064] 將《i(t)作為一個(gè)同步解調(diào)器的截止頻率時(shí)，得到：
[00化]
(8)
[0066] 對(duì)多諧波信號(hào)x(t)進(jìn)行一次希爾伯特變換后，得到：
[0067]
(9)
[0068] 得到最大振動(dòng)分量的幅值為：
[0069] OO)
[0070]
[0071] (11)
[0072]
[0073] (2)〇
[0074] 實(shí)施例一.
[0075] 非線性系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)通常由一些列諧波分量構(gòu)成，因此通過多諧波振動(dòng)信 號(hào)分解裝置，可W分解振動(dòng)信號(hào)的前幾階振動(dòng)分量，從而分析系統(tǒng)的非線性特性。本發(fā)明裝 置內(nèi)部原理如圖2所示。
[0076] 步驟一：用網(wǎng)線將計(jì)算機(jī)模擬非線性系統(tǒng)產(chǎn)生的一組多諧波振動(dòng)信號(hào)x(t)輸入到 多諧波振動(dòng)信號(hào)分解轉(zhuǎn)置的數(shù)據(jù)采集模塊;考慮到在非線性振動(dòng)信號(hào)，第一階和第二階諧 波分量占主要成分，因此在本實(shí)施實(shí)例中只求解第一和第二諧波分量；
[0077] 步驟二:通過8位分辨率，型號(hào)為ADCC0809的A/D轉(zhuǎn)換器將多諧波振動(dòng)信號(hào)離散化， 即獲得數(shù)字信號(hào)X化），其中k=l，2,…，N為采樣數(shù)據(jù)總數(shù)，N越大采樣點(diǎn)越多，越貼近真實(shí)的 多諧波振動(dòng)信號(hào)x(t);
[0078] 步驟將產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)X化)通過希爾伯特變換裝置，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成解析 信號(hào)Y(k)，該裝置為型號(hào)為C674X的DSP數(shù)字計(jì)算器，該計(jì)算器能夠完成公式（1)的卷積計(jì) 算；
[0079] 步驟四：將步驟3得到的解析信號(hào)通過型號(hào)為C674X的DSP數(shù)字計(jì)算器，與步驟3不 同的是該計(jì)算器安裝有多項(xiàng)式最小平方差計(jì)算程序，能夠計(jì)算出多諧波振動(dòng)信號(hào)的瞬時(shí)頻 率《化）；
[0080] 步驟五:瞬時(shí)頻率O (t)通過低通濾波器過濾掉高階的諧波振動(dòng)分量的頻率分量， 可W獲得第一階，即最大諧波分量的瞬時(shí)頻率刮A);
[0081] 步驟六:將步驟3產(chǎn)生的解析信號(hào)，同步驟5產(chǎn)生的瞬時(shí)頻率一同通過截止頻率為 ?(〇的ADA2200集成式同步解調(diào)器，從而分解出第一階，即最大振動(dòng)分量的幅值A(chǔ)l化）；
[0082] 步驟屯:步驟5和步驟6產(chǎn)生的瞬時(shí)頻率面的和瞬時(shí)幅值A(chǔ)l化），利用公式(2)從而 求解出第一階，即最大振動(dòng)分量Xl化）；
[0083] 步驟八:將X化)-xi化)作為新的輸入多諧波信號(hào)X化），執(zhí)行步驟2到步驟7,可W分 解出第二階振動(dòng)分量；
[0084] 步驟九:通過顯示器或者網(wǎng)線輸出第一階和第二階振動(dòng)分量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置，其特征在于，所述多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置包括:數(shù) 據(jù)采集模塊(1)、數(shù)據(jù)分解器(2)、顯示器(6)、分解裝置控制器(9)和傳感器(10); 所述數(shù)據(jù)分解器(2)由A/D轉(zhuǎn)換器(3)、數(shù)字計(jì)算器(4)、希爾伯特變換器(5)、同步解調(diào) 器(7)和低通濾波器(8)構(gòu)成； 傳感器（10)的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊（1)的信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)分解器(2)分別與 數(shù)據(jù)采集模塊（1)、顯示器(6)和分解裝置控制器(9)連接;其中數(shù)據(jù)采集模塊（1)的信號(hào)輸 出端與A/D轉(zhuǎn)換器(3)的信號(hào)輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器(3)的信號(hào)輸出端與希爾伯特變換器 (5)的信號(hào)輸入端連接，希爾伯特變換器(5)的瞬時(shí)頻率信號(hào)輸出端與數(shù)字計(jì)算器(4)的信 號(hào)輸入端連接，數(shù)字計(jì)算器(4)的信號(hào)輸出端與低通濾波器(8)的信號(hào)輸入端連接，低通濾 波器(8)的信號(hào)輸出端與同步解調(diào)器(7)的瞬時(shí)頻率信號(hào)輸入端連接，希爾伯特變換器(5) 的瞬時(shí)幅值信號(hào)輸出端與同步解調(diào)器(7)的瞬時(shí)幅值信號(hào)輸入端連接，同步解調(diào)器(7)的信 號(hào)輸出端與顯示器(6)的信號(hào)輸入端連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換器 (3)的型號(hào)為ADCC0809,其分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為128us，單一電源為5V。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置，其特征在于，所述數(shù)字計(jì) 算器(4)裝有多項(xiàng)式最小平方差預(yù)估方法的DSP C674x數(shù)字計(jì)算器，速度850MHz-1.25GHz， 功耗為2W-3.5W，操作系統(tǒng)為TI RTOS。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置，其特征在于，所述希爾伯特變 換器(5)為希爾伯特變換程序的數(shù)字計(jì)算器，型號(hào)為DSP C674x。5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解裝置，其特征在于，所述同步 解調(diào)器(7)采用ADA2200集成式同步解調(diào)器。6. -種基于權(quán)利要求1所述裝置的多諧波振動(dòng)信號(hào)分解方法，其特征在于，所述多諧波 振動(dòng)信號(hào)分解方法包括以下步驟： 步驟一:將輸入信號(hào)x(k)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)Y(k);所述輸入信號(hào)x(k)包括數(shù)據(jù)采集模塊 (1)采集到的信號(hào)和網(wǎng)線輸入信號(hào)； 步驟二:計(jì)算解析信號(hào)Y(k)的瞬時(shí)頻率ω (t); 步驟三:將步驟二獲得的瞬時(shí)頻率《(t)通過低通濾波器(8)得到最大振動(dòng)分量的瞬時(shí) 頻率; 步驟四：解析信號(hào)Y(k)通過希爾伯特變換器(5)和同步解調(diào)器(7)分解出最大振動(dòng)分量 的瞬時(shí)幅值A(chǔ)(t); 步驟五:根據(jù)步驟三得到的最大振動(dòng)分量的瞬時(shí)頻率和步驟四得到的最大振動(dòng)分 量的瞬時(shí)幅值A(chǔ)(t)，計(jì)算信號(hào)的最大振動(dòng)分量X1(k); 步驟六:將輸入信號(hào)x(k)減去信號(hào)的最大振動(dòng)分量X1(k)，得到新的信號(hào);判斷新的信號(hào) 是否滿足閾值，若是，則結(jié)束;若否，則重新執(zhí)行步驟一，直至滿足閾值。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解方法，其特征在于，所述步驟一中將 輸入信號(hào)x(k)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)Y(k)的具體過程為： 將輸入信號(hào)x(k)通過A/D轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào)7(1〇汰=1，2，一，化通過希 爾伯特變換器(5)將離散的數(shù)字信號(hào)y(k)轉(zhuǎn)換為解析信號(hào)Y(k)。8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解方法，其特征在于，所述步驟二 中計(jì)算解析信號(hào)Y(k)的瞬時(shí)頻率ω (t)的具體過程為： 通過具有多項(xiàng)式最小平方差計(jì)算程序的數(shù)字計(jì)算器(4)計(jì)算解析信號(hào)Y(k)的瞬時(shí)頻率 ω (t) 〇9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種多諧波振動(dòng)信號(hào)分解方法，其特征在于，所述步驟五中計(jì) 算信號(hào)的最大振動(dòng)分量^(10的具體過程為： 輸入的多諧波振動(dòng)信號(hào)的形式如公式(3):O) 其中：1表示第1個(gè)諧波分量;Ai(t)表示第1個(gè)諧波分量的幅值;@ 表示第1個(gè)諧波分量 的相角；W1U)表示第1個(gè)諧波分量的瞬時(shí)頻率;t表示時(shí)間； 當(dāng)1 = 2時(shí)，即：(4) 其中，Ai(t)和A2(t)分別表不最大振動(dòng)分量幅值和剩余振動(dòng)分量幅值；ω Kt)和ω 2(t) 分別表示最大振動(dòng)分量和剩余振動(dòng)分量的瞬時(shí)頻率； 將x(t)表示成單一諧波信號(hào)時(shí)，BP其中，T表示一個(gè)積分周期;經(jīng)過低通濾波器后的信號(hào)頻率變?yōu)樽畲笾C波分量的瞬時(shí)頻 率，即 ω i(t); 將ω Kt)作為一個(gè)同步解調(diào)器的截止頻率時(shí)，得到：得到最大振動(dòng)分量的幅值為： (10) (π)(2)〇
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK106022222SQ201610304801
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】孔憲仁, 熊懷, 曹喜濱, 孫兆偉, 林曉輝, 王峰
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)