大噪声环境下频率响应函数测量研究.pdfVIP

第25卷 第7期 传 感 技 术 学 报 Vo1．25 No．7 2012年 7月 CHINESEJOURNALOFSENSORSAND ACTUA_r(】RS Ju1．2012 M easurementofFrequencyResponseFunction inNoisyConditions TANGWei，BAOBin，Q DQian (SchoolofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’art710072，China) Abstract：To decrease the heavy noise caused by naturalexcitation，an enhanced approach isproposed for measurementofFrequencyResponseFunction(FRF)inoperationconditions．Differentfrom previouswork，a ‘ virtual’complexexperimentdatainsteadofrealdataisusedf0rFractionalFourierTransform(FRFT、．Thebenefit ofcomplexdataisthatthecross—term inFRFYrdomainexistedinrealdataeasewillberemoved．Thecorresponding modaltestdesign isalsopresented toconstruct ‘virtual’complexdatabyusingCOSand sin sweep excitation separately．Finally，theadvantageoftheenhancedmethodisillustratedbymeansofsimulatedandrealcantilever beam testdata． Keywords：rfequencyresponsefunction；fractionalFouriertransform ；time—rfequencyfiltering；noisyoperationcondition EEACC：7220；7320 doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2012．07．016 大噪声环境下频率响应函数测量研究术 唐 炜 ，包 斌 ，乔 倩 (西北工业大学 自动化学院，西安 710072) 摘 要 ：在采用人工激励进行模态实验时，不可测的自然环境激励会引发过程噪声，降低频响函数估计的准确性。为此，提 出了一种大噪声环境下提高振动结构频响函数测量精度的新方法。与现有方法的最大不同之处在于 ：设计了分别采用 COS和 sin线性扫频信号进行激励的模态实验 ，构造了 “虚拟”的复数实验信号，避免了实数信号在分数阶傅里叶域内易产生信号成 分混叠的不足 ，进一步提高了去噪效果。仿真和应用实例表明，新方法可显著改善信号品质 ，提高频响函数的估计测量精度。 关键词 ：频率响应函数；分数阶傅里叶变换；时频滤波；大噪声工况 中图分类号 ：TP312：0117 文献标识码 ：A 文章编号 ：1004—1699(2012)07—0945—06 测量结构的频率响应函数是模态实验的重要内 区域，而噪声则广泛分布于整个域 内的特性，实现信 容，现有大多数频域模态识别方法多以频响函数为基 噪分离。其 中，文献 [5]最早提出了采用小波时频 础 ，其准确程度直接影响了识别结果。但是，在某些 分析进行去噪处理，并成功应用于美 国F一18试验 场合下，当采用人工激励进行模态实验时．还不可避 机的颤振试飞数据处理 。受此启发，基于分数阶傅 免会受到自然环境激励的影响。例如，飞行中的飞机 里叶变换，作 者 曾提 出了一种广 义时