振动加速度信号的激励、响应与相干函数
本帖最后由 shajue 于 2011-4-17 09:59 编辑用加速度传感器在一大型旋转部件上测量振动值，需要分析的振动部分是与旋转频率同频的振动，需要计算振动的幅值和相位。在用采样率768Hz，采集点数为4608点进行一次采集，然后进行DFT分析，求得振动的幅值和相位。如此，进行多次测量，发现每一次测量的幅值和相位跳动很大，一致性不好；该设备在别的旋转部件上进行过大量验证，验证结果稳定。
将采集的跳动数据进行FFT分析，发现在旋转频率同频的附近频率（约0.5Hz）有较强的信号干扰，但是我的频率分辨率能达到0.17Hz，应当能将该干扰信号分离。
最近在看到《Matlab在振动信号处理中的应用》的第6.1中看到相干函数的分析。考虑是否采用判断信号的相干函数值的方法（如阀值设置为0.95）来确定此次测量结果是否能满足要求。用于解决测量结果跳动大的问题。
但在这个MATLAB事例中，有一点不明白，就是“激励”是怎样得来的，在实例中是直接给出的数据。
要是采用求相干函数的方法，怎样更改代码求得。
测量到的三次较稳定数据，频率为5.1Hz
实例代码
%随机信号谱分析
clear
clc
close all hidden
%fni=input('随机信号谱分析－输入数据文件名','s');
%fid=fopen(fni,'r')
%分析内容（1=自谱,2=互谱,3=频响函数,4=相干函数）
%fun=fscanf(fid,'%f',1);
%sf=fscanf(fid,'%f',1); %读入采样频率值
%nfft=fscanf(fid,'%d',1); %读入FFT长度
%窗函数（1=矩形,2=汉宁,3=海明,4=布莱克曼,5=三角）
%win=fscanf(fid,'%d',1);
%fno=fscanf(fid,'%d',1); %读入输出数据文件名
%按行读入数据，第一行激励，第二行响应
%a=fscanf(fid,'%f',);
%status=fclose(fid);
% fun=3;sf=500;nfft=2048;win=1;fno='out6_1.mat';
fun=4;sf=400;nfft=2048;win=4;fno='out6_1.mat';
load y
a(1,:)=y;a(2,:)=y.*sin(y);
x=a(1,:);
y=a(2,:)-a(1,:);
f=0:sf/nfft:sf/2-sf/nfft;
switch win
case 1
w=boxcar(nfft);
case 2
w=hanning(nfft);
case 3
w=hamming(nfft);
case 4
w=blackman(nfft);
case 5
w=triang(nfft);
otherwise
w=boxcar(nfft);
end
switch fun
case 1
z=psd(y,nfft,sf,w,nfft/2);
case 2
z=csd(x,y,nfft,sf,w,nfft/2);
case 3
z=tfe(x,y,nfft,sf,w,nfft/2);
case 4
z=cohere(x,y,nfft,sf,w,nfft/2);
otherwise
;
end
%幅频曲线
nn=1:nfft/4;
subplot(2,1,1);
plot(f(nn),abs(z(nn)));
xlabel('频率(Hz)');
ylabel('幅值');
grid on;
if fun>1&fun<4
%相频曲线
subplot(2,1,2);
plot(f(nn),angle(z(nn)));
xlabel('频率(Hz)');
ylabel('相位');
grid on;
end
fid=fopen(fno,'w');
if fun>1&fun<4
for k=1:nfft/2
fprintf(fid,'%f%f\n',f(k),abs(z(k)));%自谱和相干数据
end
else
for k=1:nfft/2
fprintf(fid,'%f%f%f\n',f(k),real(z(k)),imag(z(k)));%互谱和频响函数数据
end
end
status=fclose(fid);y变量和Out6_1.mat
本帖最后由 hcharlie 于 2011-4-18 07:38 编辑
shajue 发表于 2011-4-17 09:55 static/image/common/back.gif
将采集的跳动数据进行FFT分析，发现在旋转频率同频的附近频率（约0.5Hz）有较强的信号干扰，但是我的频率分辨率能达到0.17Hz，应当能将该干扰信号分离。
你的主信号与干扰频率差0.5Hz，约差3条谱线，两信号之间相互功率泄漏影响还是很大，不易分离干净的。
如果信号跳动厉害，说明你现在的机器信号随机性厉害，要进行多次谱平均，可以稳定一些。
你要测互谱，相干，都需要测到激励也就是输入信号，没有明确的输入信号是做不了这些事的。 回复 2 # hcharlie 的帖子
我原来也考虑过进行多次信号平均，得到的结果确实要稳定一些，如进行3次平均。但是这样做的话测量一次得到的最终结果需要的时间太长了，要几十秒才能出一次结果。
而且这种平均不是每次测量都必须要做，有时候测量的时候干扰不大，不用平均，测量一次就能得到稳定的结果。
我现在就是在考虑是否有别的方法来判定是否要做多次测量，并且可以减少测量的时间。（我考虑过用2次测量做比较，但是这样做的话，测量时间还是太长）。
在信号处理的方法中是否有这样的方法呢？ 这是测得比较好的数据，也就是这次测试环境还比较好，但是跳动还是较大。需分析频率为5.1Hz，采样率为712Hz。
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