局域均值分解中PF获取方法的改进

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1、第42卷第4期2012年7月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．4Jul．2012局域均值分解中PF获取方法的改进梁世杰1，韩维2，康小伟2，苏永前3(1．海军航空工程学院研究生管理大队，山东烟台264001；2．海军航空工程学院飞行器工程系，山东烟台264001；3．海军驻宜宾地区航空军事代表室，四川宜宾644000)摘要：航空发动机故障振动信号为典型的多分量信号，局域均值分解方法可以对其分离。在研究了经典的局域均值分解方法后，发现相邻的两个乘积函数(Production

2、Function，PF)中存在模态混淆现象，表现为较高频PF中包含较低频PF的频率成分。针对这一问题，对PF的定义进行了改进，滤除了混淆在其中的低频信号，使信号分离更加充分。仿真信号的分析表明，改进后的算法分离效果优于原算法。试验信号的分析表明，方法可以用于航空发动机故障特征提取。关键词：信号分离；LMD；调幅调频信号；包络线中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)04—0024—04ImprovementofPFDefinitionofLocalMeanDecompositionLIANG

3、Shi-jiel，HANWei2，KANGXiao—wei2，SUYong．qian3(1．AdministrantBridgeofPostgraduate，NavelAeronauticalEngineeringInstitute，Yantai264001，China；2．Dept．ofAirborneVehicleEngineering，NavelAeronauticalEngineeringInstitute，Yantai264001，China；3．AeronauticalMilitaryRepresentatives

4、BureauofNavyinYibin，Yibin644000，China)Abstract：Faultvibrationsignalofaero--engineismulti··componentsignalsandlocalmeandecompositioncananalyseit．Afterstudyingtheoriginalmethod，thispaperdiscoversthatmodeconfusionexistsbetweenadjacentProductionFunction(PF)．Thehigher-fr

5、equencyPFcontainssignaloflower-frequencyPF．Tosolvethisproblem．animprovedPFisdefinedandthiswaycanfilterthemodeconfusionsignal．Theana-lyseofartificialsignalshowedthattheimprovedLMDisbetterthantheoriginalLMDinsignalsepara-tion．Theapplicationresultsoftest—datashowedthat

6、theimprovedLMDcanextractcharacteristicsofaero-enginefaultvibrationsignaleffectively．Keywords：singalseparation；LMD；demodulatingamplitudeandfrequencymodulatedsignals；envelopePllrVe引言航空发动机发生故障时，测得的故障信号呈现明显的调制特征。由于其振动源多，一般为多分量信号，信号复杂，有相当的时变特征，传统的信号分析技术难以有效地对此类信号进行分析。包络线

7、分析技术可以有效地将多分量信号分解为多个单分量信号，其中典型是经验模态分解⋯与局域均值分解(10calmeande·composition，LMD)阻]。但由于EMD方法中的过包络、欠包络、端点效应、IMF判据等使得解调精度受到影响∞-s]。LMD是在EMD的基础之上发展起来的一种新的算法，克服了EMD存在的上述问题，因而受到人们关注卜9

8、。LMD方法于2005年由JonathanSSmith提出，将一个复杂的多分量信号分解为若干个瞬时频率有物理意义的乘积函数(ProductionFunction，PF)，其中每一个PF分量由

9、一个包络信号和一个纯调频信号相乘得到，包络信号就是该PF的瞬时幅值，而PF的瞬时频率可以由纯调频信号求出。进一步将所有PF分量的瞬时频率和瞬时幅值相组合，即可得到原始信号的时频分布。由LMD得到的每一个PF分量实际上是彳个单分量的调频调幅信号。收稿日期：2012一05—28基