机械故障诊断……信号分析.ppt

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1、第3章信号分析及处理技术§3-1信号概念及分类信号----可测量、记录、处理的物理量。动态信号----随时间有较大变化的信号。§3-1-1信号转换与传感器1.信号转换不易测量的物理量（力、位移、转角、噪声等）通过传感器转换为可测量的物理量（电压、电流等）。2.传感器分类:按工作原理分----电感、电阻、电容、电涡流、压电、光电、热电等；按被测对象分----力、位移、温度、噪声、应变按运动状态分----直线、旋转运动、接触式、非接触式等；按工作状态分----一般工作环境、特殊工作环境。技术性能指标:动态范围----输入与输出显线性系的测

2、量范围；灵敏度----输入量与输出量之比；动特性----传感器的响应时延、幅频特性、相频特性等；稳定性----长期使用后灵敏度、动态范围、动特性等性能变化大小。§3-1-2信号输出及干扰噪声1.信号输出被测量------>传感器------>放大器----长距离电缆---->信号处理设备2.干扰噪声噪声信号----外界干扰产生----传感器输出的噪声信号、放大器自身产生的噪声信号。动态信号分析的一个重要内容是研究这些噪声信号特点，采用各种处理技术排除这些噪声信号。§3-1-2信号输出及干扰噪声1.信号输出被测量------>传感器--

3、---->放大器----长距离电缆---->信号处理设备2.干扰噪声噪声信号----外界干扰产生----传感器输出的噪声信号、放大器自身产生的噪声信号。动态信号分析的一个重要内容是研究这些噪声信号特点，采用各种处理技术排除这些噪声信号。§3-1-3信号的分类稳定性信号----可用数学关系式描述的信号非稳定性信号----随机信号周期信号--周期变化的正弦波、方波等信号非周期信号----阶跃、脉冲等信号；模拟信号----连续信号数字信号----离散信号。§3-1-4随机信号集合的定义随机信号----具有不重复性、不确定性，通常用概率与统计

4、方法研究其中是否存在某些重复、确定的成分。例：图3-1是在相同实验条件下，N组随机信号的曲线图。图中：X(t)----表示第i次实验记录。样本函数----每条波形曲线；样本记录----有限区间内样本函数的记录结果；随机过程----样本记录数N趋于时形成了随机过程，即X（t）={x1(t),x2(t),…..xN(t)}；随机变量----随机过程中参数t=tj时的值Xj(tj),j=1,2,…,n,对于任意n时刻，可定义n个随机变量X1(t1),X2(t2),…..Xn(tn)，随机过程X（t）可以表示为：X（t）={X1(t1),X

5、2(t2),…..Xn(tn)}。随机信号场----随机信号在空间的不确定性、不可估计性和相同条件下的其它各次信号的不重复性等；应用----在故障诊断中，可利用某些干扰噪声的统计特性，采用滤波、变换、估值等方法，提取有用信号§3-2信号的时域分析时域的定义----一个信号或多个信号其取值大小，相互关系可定义为很多不同的时间函数或参数，这些时间函数或参数的集合称为时域；随机信号---本节分析的重点；确定性信号----与随机信号中各态历经过程的处理类似；时域的类别----幅值域、时差域、倒频域（在频域中叙述）、复时域等；时域的三种信号--

6、--随机、周期和瞬时信号。工况监测的实测信号曲线往往是由这三种信号组合，信号分析是将这种组合分解对样本记录的取值进行统计称为在幅值域对信号进行研究；幅值------》广义的幅值（样本记录的一切均可取值）。§3-2-1幅值域§3-2-1-1概率密度函数与概率分布函数§3-2-3平稳随机过程与非平稳随机过程§3-2-4各态历经过程§3-3信号的频域分析§3-3-3非周期信号或各态历经过程展开为傅里叶级数§3-4模拟信号分析§3-4-1基本电路----放大、微积分、加、减法、对数、适时电路等。1.放大电路（放大器）----要求灵敏度、动态范

7、围、动态特性、稳定性好。2.加法（减法）电路两个电阻实现两路信号相加，没有动特性问题。一路信号反相相加为减法电路。3.微积分电路组成：一个电容+一个电阻=最简单的微积分电路。4.对数电路利用电子器件的对数特性或利用分段线性电路可实现对数电路及反对数电路，并可构成乘、除、乘方、开方等电路。5.乘法电路利用某些放大器的非线性来实现两路信号相乘。§3-4-2调制电路1.调幅----基本原理：对两路信号进行乘法运算。2.调频----正弦波载波的频率按调制信号幅值变化规律而变化的调制过程。应用：调制信号仅为单一正弦波时，调频波中含有无穷多的频率

8、成分，调频信号所携带的信息包含在频率变化中，一般的干扰作用主要引起信号的幅度变化，通过限幅器来消除干扰。3.调相----正弦波载波的相位按调制信号幅值变化规律而变化的调制过程。物理意义：调相过程使频率随时间变化，其变化规