[发明专利]振动信号的周期辨识方法及周期辨识系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号周期的辨识方法，更具体地，涉及一种振动信号的周期辨识方法及周期辨识系统。

背景技术

机械系统的振动测试中，一般通过传感器等测量运动机械在外界激励或运行工况中其重要部位的振动量(例如加速度、速度、位移等)，从而了解机械系统的工作状态。

在工程机械的振动试验中，采集得到的试验数据包括位移、速度、加速度、压力等振动信号。由于振动信号一般都比较复杂，属于非正弦类的信号。对于非正弦类的信号来说，不但周期会发生变化，而且其振动的平衡点也可能向上或向下偏移，另外噪声的影响也可能比较明显。

图1示出了现有技术中的一种周期辨识方法的流程图。如图1所示，采用图1所示的方法时，首先在估计出最大值和最小值的范围，然后确定最大值、最小值和中值的初始值，并确定门限值，然后开始波形检测。具体地说，在对一个波形进行辨识时，每检测到一个新值，就判断新值是否大于中值与门限值之和，如果大于，则进入“搜索最大值”状态以搜索最大值；否则判断该新值是否小于中值与门限值之差，如果小于，就进入“搜索最小值”状态以搜索最小值。在对下一个新的波形进行检测之前，用搜索到的最大值和最小值的算术平均值作为新的中值，同时用搜索到的最大值和最小值替换上一次波形时的最大值和最小值。

由于正弦类的信号的最大值和最小值的区间占周期一半，因此，采用图1中的方法时，可以得到较为准确的周期，但是对于非正弦类的复杂信号来说，采用图1中的方法得到的周期具有较大的误差。

另外，在工程机械的振动测试中，现有技术对振动信号的周期进行判断时通常还采用以下方法：给出一条固定周期线(即水平直线)，然后通过振动信号的曲线与周期线的交点来确定周期。但是，这种方法不能处理振动的平衡点向上或向下偏移的情形。

发明内容

本发明旨在提供一种振动信号的周期辨识方法及周期辨识系统，以解决现有技术难以辨识非正弦的周期及不能对平衡点发生偏移的信号进行辨识的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供了一种振动信号的周期辨识方法，包括：步骤1，确定初始的周期线；步骤2，根据初始的周期线辨识并计算振动信号的前N个周期中的每个周期的平衡线，其中N为自然数；步骤3，根据N个平衡线，预先计算振动信号的下一周期的周期线；步骤4，根据预先计算出的周期线，判断振动信号的下一周期的周期，并得出振动信号的下一周期的平衡线；步骤5，计算下一周期的平衡线与该下一周期的上一周期的平衡线之间的变化量，根据变化量预先计算出下一周期的下一周期的周期线；步骤6，循环执行步骤4和步骤5。

进一步地，步骤2中的平衡线是每个周期的最大值和最小值的算术平均值。

进一步地，步骤3中预先计算出的周期线是第N个周期的平衡线与N个平衡线的变化量之和。

进一步地，步骤5中预先计算出的周期线是当前周期的平衡线与步骤5中计算出的变化量之和。

进一步地，初始的周期线是未施加振动激励时的一段时间内的信号平均值与该段时间内最大峰的峰值之和。

根据本发明的第二方面，提供了一种振动信号的周期辨识系统，包括依次连接的用于检测振动信号的传感器、信号采集单元、信号滤波单元和信号周期辨识单元，该信号周期辨识单元根据上述的周期辨识方法对来自信号滤波单元的信号进行辨识。

因此，本发明可以通过几个周期的平衡线的变化量，预先计算出下一周期的周期线，可适用于振动信号的平衡点向上或上下偏移的情况。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了现有技术中的周期辨识方法的流程图；

图2示意性示出了本发明中的周期辨识方法的流程图；

图3示意性示出了采用本发明对一种类型的振动信号的周期进行辨识的过程示意图；

图4示意性示出了采用本发明对另一种类型的振动信号的周期进行辨识的过程示意图；

图5示意性示出了本发明中的振动信号的周期辨识系统的结构示意图；以及

图6示意性示出了实验装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的第一方面，提供了一种振动信号的周期辨识方法。请参考图2，本发明中的振动信号的周期辨识方法包括以下步骤：