[发明专利]一种振动加速度信号的加窗积分转换方法

说明书

本发明公开了一种振动加速度信号的加窗积分转换方法。首先，通过测量热电厂汽轮机组轴瓦的松动振动获得振动加速度信号；其次，基于AR模型延拓振动加速度信号的两端数据，再对延拓后的加速度数据加窗处理；然后，分别进行时域和频域一次积分得到相应的速度信号；最后，根据所选峰值指标值的大小判断积分结果的精度。本发明方法利用AR模型和窗函数提高了积分精度，能够有效地抑制积分的边界振荡，进而得到有效的速度信号。

技术领域

本发明涉及机械物理量参数的测量方法，具体涉及一种振动加速度信号的加窗积分转换方法。

背景技术

随着现代工业技术的飞速发展，越来越多的领域对被检测对象的速度或位移信号的测量技术有着迫切需求。如汽轮机轴瓦松动测量、卫星结构微振动研究、汽车动态性能测试等领域。在振动信号测量过程中，由于仪器设备、测量空间位置等条件的限制，有些物理量往往需要通过对采集到的其他物理量进行变换处理才能得到。在实际应用中，常常通过对采集到的加速度信号进行积分，以获得速度或位移信号。因此，获得高精度的积分信号在工程上具有重要的实用价值。

目前常用的积分转换方法有基于时域、频域、时频域结合等积分方法。这些方法的积分精度较低，且在处理实际加速度数据时难以消除严重的边界振荡。因此，迫切需要一种高精度、有效抑制边界振荡的积分方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种振动加速度信号的加窗积分转换方法，以克服现有技术的缺点，本发明方法的积分精度高、简单可靠，可以有效消除工程实际中振动加速度信号的边界振荡。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种振动加速度信号的加窗积分转换方法，包括以下步骤：

(1)加速度数据的获取

通过加速度传感器测量热电厂汽轮机轴瓦松动振动，获得加速度数据；

(2)基于自回归数学模型延拓加速度两端数据

设置预测阶数M和预测点数K，对加速度数据建立M阶的自回归数学模型，并利用建立的数学模型来分析加速度数据的变化规律，进而在加速度数据两端进行K点数的数据延拓；

(3)基于窗函数的边界振荡抑制

通过加窗减小加速度数据边界的幅值，使加速度数据的边沿处为0，呈现出连续的加速度数据波形；

(4)基于时域和频域的一次积分转换

根据时域和频域积分原理分别对加窗后的加速度数据进行时域一次积分和频域一次积分，得到相应的速度信号。

进一步地，步骤(2)中M阶的自回归数学模型如下式所示：

x_k＝φ₁x_k-1+φ₂x_k-2+...+φ_Mx_k-M+b_k

其中：x_k-1～x_k-M为第k-1～k-M时刻的观测值；b_k为随机干扰；φ₁～φ_M为对应观测值的自回归系数。

进一步地，步骤(3)中加窗所采用的窗函数为三角窗，具体的时域表达式以及频域表达式如下式所示：

其中：

其中，n为第n个数据点；N为数据点数；j为虚数单位；ω代表频率。

进一步地，步骤(4)中频域积分原理如下式所示：