[发明专利]一种低信噪比条件下的轴频线谱增强方法

权利要求书

1.一种低信噪比条件下的轴频线谱增强方法，其特征在于，包括：

(1)采集水下螺旋桨的噪声信号数据；

(2)将采集的噪声信号数据导入程序，使用快速循环平稳特征函数计算，得到循环密度谱；

(3)对得到的循环密度谱进行归一化，得到循环相干谱，并进行积分平均构建对数坐标下的增强包络谱；

(4)根据得到的增强包络谱判断特征频率，选择特征频率对应时间周期的整数倍，对原始信号数据进行改进的时域平均；

(5)将时域平均后的信号数据，重复一次步骤(2)和步骤(3)，得到降噪后的增强包络谱；

(6)根据先验信息和降噪后的增强包络谱估计轴频和叶频信息，提取出低信噪比条件下的低频特征。

2.根据权利要求1所述的低信噪比条件下的轴频线谱增强方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的循环平稳特征函数为：

其中，α为循环频率、f为频谱频率；x为待测信号；X为信号x的频谱；X^*表示的X共轭复数，为无气泡工况的循环密度谱，E为数学期望。

3.根据权利要求1所述的低信噪比条件下的轴频线谱增强方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的循环相干谱的数学表达式为：

其中，为循环相干谱，为循环密度谱，为循环频率为0的循环密度谱，α为循环频率、f为频谱频率，y为有气泡工况的待测信号。

4.根据权利要求1所述的低信噪比条件下的轴频线谱增强方法，其特征在，步骤(3)中，构建对数坐标下的增强包络谱的具体步骤为：

(3-1)计算增强包络谱各个循环频率对应的函数值；所述的增强包络谱的数学表达式为：

其中，为循环相干谱，为增强包络谱，α为循环频率、f为频谱频率，y为有气泡工况的待测信号；

(3-2)将函数值通过取10的对数计算得到声压级，根据得到的对数函数值范围，设置取值区间，将剩余的对数函数值赋值为对应的最值；

(3-3)根据对应的坐标点和函数值，构建对数坐标下的增强包络谱。

5.根据权利要求1所述的低信噪比条件下的轴频线谱增强方法，其特征在，步骤(4)中，选择增强包络谱中幅值最高的线谱对应的频率作为特征频率。

6.根据权利要求1所述的低信噪比条件下的轴频线谱增强方法，其特征在，步骤(4)中，所述改进的时域平均的公式如下：

其中，x(n)为以时间间隔Δt离散采样得到的时间信号，N为平均的周期段数目，M为一个周期中的采样点数，y(n)为改进的时域平均后得到的信号。

7.根据权利要求6所述的低信噪比条件下的轴频线谱增强方法，其特征在，平均的周期段数目N在满足循环频率分辨率和计算效率的条件下取最大值，所述循环频率分辨率为时间周期的倒数。

8.根据权利要求1所述的低信噪比条件下的轴频线谱增强方法，其特征在，步骤(6)中，所述的先验信息为现有的舰船轴叶比和频谱信息。