非整数时延相位补偿时域平均技术.pdfVIP

第22卷第5期 振 动 工 程 学 报 V01．22No．5 2009年10月 ofVibration Oct．2009 Journal Engineering 非整数时延相位补偿的时域平均技术 吴文焘1，林 京2，韩少博1，丁向辉1 (1．中国科学院声学研究所，北京100190；2．西安交通大学机械工程学院，陕西西安710049) 摘要：从时域平均中误差的产生、相位累积误差原理等方面对已有的时域平均算法进行了深入的分析，在此背景 下，提出了一种可以在理论上彻底避免相位累积误差的方法——非整数时延相位补偿。在提出该方法之初，对非整 数时延在离散信号处理中的物理含义进行了详细的分析，进而给出了有限长序列的非整数时延的实现方法以及序 列周期延拓带来的截断误差机理分析。然后，在已有时域平均算法的基础上，通过引入非整数时延相位补偿的方法 避免了相位误差，得到了无相位误差的时域平均算法。最后，通过仿真对比实验，证明了这种有限长非整数时延的 时域平均算法在理论上可以获得比现有时域平均更好的性能。 关键词：非整数时延；时域平均；相位累积误差 中图分类号：TN911．6；TN911．7文献标识码：A 文章编号：1004—4523(2009)05—0527—06 题，文ElO]给出了变周期时域平均有哪些信誉好的足球投注网站方法，文[11] 引 言 给出了估计无外部参考信号条件下的频率估计方法。 所以在实际处理中，相位累积误差是造成时域平均结 Domain 时域平均(Time Averaging)处理是一果不理想的主要原因。本文就是在假设信号基频估计 种从混有噪声的复杂周期信号中提取周期分量的方 准确的前提下，针对如何避免相位累积误差展开研 法，这种方法可以有效地抑制非周期分量以及随机 究，建立了一套准确的相位补偿方法，从理论上完全 噪声。对于旋转机械，一般而言，所产生的振动信号 消除了相位误差。论文首先对相位误差的产生原因和 往往是夹杂噪声的谐波信号，工程上常常采用时域 已有的技术方案进行了回顾和分析，随后提出了一种 平均的方法来提高信噪比[1]。但当没有相位参考时 非整数时间延迟相位补偿的实现方案，并对该方法的 标时，信号的分段截取往往会因非整周期采样而产 物理含义及截断误差产生机理进行了深入的剖析，最 生截断误差，导致处理效果不够理想。针对这个问 后通过仿真实验验证了算法的有效性。 题，有学者曾提出通过控制时域平均段数来减小周 期截断误差的影响[2]，随后又提出了一种改进的截 I 时域平均以及相位误差累积效应 断方法[3“]，将原时域平均中的等长截取改进为准连 续截取，使每段相位起始误差控制在半个采样点内， 假设振动信号z(f)是由周期性信号z。(f)以及 从而去除了截断误差带来的累积效应。与此同时，又 噪声n(f)组成 有学者提出了时域平均的插值技术[5q】，并成功应 z(f)=z。(f)+，z(f)(1) 用于齿轮、轴承等故障诊断中。由于插值方法增加了 噪声部分包括非谐波分量以及随机噪声。利用 采样率，可抑制初始的绝对误差。针对转频估计不准 时域平均的方法可以保留周期成分、抑制非谐波分 的问题，一些学者对频率测量误差给时域平均处理 量以及随机噪声，从而实现了信噪比的增强。时域平 带来的影响进行了量化分析[8]。当采样频率是信号 均过程如下 ．．|lf—I 基频的非整数倍时还会引起相位累积误差，一些学