基于MATLAB软件的振动信号采集与分析系统研究
基于MATLAB的振动信号采集与分析系统的研究
中国海洋大学硕士学位论文基于MATLAB的振动信号采集与分析系统的研究姓名：唐世振申请学位级别：硕士专业：港口、海岸及近海工程指导教师：蒋济同20070701●清除——当用户不再执行设备对象时，应使用删除函数将设备对象从内存中清除，并使用清除命将对象从ＭＡＴＬＡＢＴ作空问中清除。
１．刨建一个数据对象设备对象是用于访问硬件设备的工具箱组件。
本系统开发的过程中需要添加的设备是模拟量输入通道。
调用ａｎａｌｏｇｉｎｐｕｔ函数设置一个模拟量输入设备。
２．调用函数ａｄｄｃｈａｎｎｅｌ添加模拟量设备的通道。
３．设置数据采集的ＳａｍｐｌｅＲａｔｅ等属性值。
４．调用实时数据采集程序进行数据的实时采集。
图３．２和３．３是系统的主界面以及数据采集的菜单。
３．５数据的查看、显示１．数据的查看图３．２系统的主界面图３．３数据采集菜单工程应用中，采集到的数据必须可以进行实时的查看，系统的查看界面如图３．４、３．５所示。
２．数据显示在工程应用中，技术人员关心的是数据中能够对结构产生重大影响的部分数据，诸如数据的最大值、最小值、均值、方差等。
同时，数据显示应该可以实现数据的全部显示或者技术人员所需要的部分数据的显示。
图３．４和图３．５给出了数据全部显示、部分显示的主界面。
图３．４数据全部显示界面图３．５数据部分显示界面３．６文件的处理一个完善的系统必须具备强大的文件处理功能。
本系统的研究过程中，文件功能的开发主要依靠ＭＡＴＬＡＢ强大的对话框功能进行实现。
可以进行文件的打开、保存、另存为、打印、页面设置和退出ＭＡＴＬＡＢ系统等功能。
文件菜单如图３．６所示，保存界面如图３．７所示。
图３．７文件保存界面图３．６文件菜单３．７本章小结本章首先介绍了多功能数据采集卡ＰＣＩ－１７１２的基本开发方法，然后介绍了ＦＩＦＯ缓冲技术的基本原理，并指出了其相对于单缓冲技术的优点并利用此技术开发了实时采集程序，另外还介绍了多线程机制，重点介绍了线程间通信的方式——硷局变量。
基于MATLAB软件的振动信号采集与分析系统研究
基于MATLAB软件的振动信号采集与分析系统研究振动信号采集与分析在工程领域中具有很重要的应用价值，可以用于诊断故障、实时监测等方面。
MATLAB是一款功能强大的工程软件，具备丰富的信号处理和分析工具，因此可以用来实现振动信号的采集与分析系统。
振动信号采集与分析系统主要包含以下几个方面的内容：信号采集、信号处理、特征提取和故障诊断。
首先，信号采集是系统的基础。
采集振动信号可以通过传感器将机械振动转换为电信号，并输入到数据采集卡中。
MATLAB可以通过调用相应的接口函数与数据采集卡进行通信，实现信号的实时采集和存储。
其次，信号处理是对采集到的振动信号进行预处理的过程。
通常会对信号进行滤波、降噪和去趋势等处理，以提高信号的质量。
MATLAB提供了很多信号处理函数和工具箱，比如滤波函数、小波变换、快速傅里叶变换等，方便用户进行信号处理。
然后，特征提取是系统的关键步骤。
通过对采集到的振动信号进行特征提取，可以得到一些与故障相关的特征参数，比如频率、幅值、相位等。
MATLAB提供了多种特征提取方法，可以帮助用户提取出振动信号中的有效信息。
最后，故障诊断是根据特征提取结果对机械设备进行故障分析和诊断。
将提取到的特征参数与已有的故障特征库进行比较，可以确定机械设备的故障类型和位置。
MATLAB提供了统计分析、数据建模和机器学习等函数和工具箱，可以帮助用户进行故障诊断。
除了以上的基本功能，振动信号采集与分析系统还可以进行数据可视化、报表生成和远程监控等功能。
用户可以通过MATLAB的图形界面设计工具，实现界面友好的数据显示和操作。
同时，也可以将分析结果以报表形式输出，方便用户进行进一步分析和评估。
另外，系统还可以实现数据存储和远程监控的功能，以满足不同应用场景的需求。
总结来说，基于MATLAB软件的振动信号采集与分析系统可以实现信号采集、信号处理、特征提取和故障诊断等功能。
它具备强大的信号处理和分析能力，可以帮助用户高效地进行振动信号相关的工程问题研究和故障诊断。
基于MATLAB的振动模态分析
摘要振动系统是研究机械振动的运动学和动力学，研究单自由系统的振动有着实际意义，因为工程上有许多问题通过简化，用单自由度系统的振动理论就能得到满意的结果。
模态是振动系统的一种固有振动特性，模态一般包含频率、振型、阻尼。
振动系统问题是个比较虚拟的问题，比较抽象的理论分析，对于问题的分析可以实体化建立数学模型，通过MATLAB可以转化成为图像。
单自由度频率、阻尼、振型的分析，我们可以建立数学模型，最后通过利用MATLAB编程实现数据图形；多自由度主要研究矩阵的迭代求解，我们在分析抽象的理论的同时根据MATLAB编程实现数据的迭代最后可以得到所要的数据，使我们的计算更加简便。
利用MATLAB编程并验证程序的正确性。
通过程序的运行，能快速获得多自由度振动系统的固有频率以及主振型，为设计人员提供了防止系统共振的理论依据，也为初步分析各构件的振动情况以及解耦分析系统响应奠定了基础。
关键词：振动系统；单自由度；MATLAB；多自由度AbstractVibration system is to study the kinematics and dynamics of mechanical vibration, the vibration of a single free system has practical significance, because there are many engineering problems by simplifying, using the vibration theory of a single degree of freedom system can be satisfied with the results.Vibration system problems is a relatively virtual problems, more abstract and theoretical analysis, problem analysis for a mathematical model can be materialized by MATLAB can be converted into images. Single degree of freedom frequency, damping, mode shape analysis, we can create mathematical models, the final program data through the use of MATLAB graphics; many degrees of freedom main matrix iterative solution, our analysis based on abstract theory, while MATLAB programming The last iteration of data can be the desired data, so our calculations easierUsing MATLAB programming and verify the correctness of the program.Through the process of operation, can quickly obtain multiple degrees of freedom vibration system and the main vibration mode natural frequency for the design to prevent resonance provide the theoretical basis for the preliminary analysis of the vibration of each component, and laid the decoupling of system response basis.Key words:vibrating system; Single Degree of Freedom ;MATLAB; multiple degree offreedom辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1 绪论1.1问题的提出机械振动是一门既古老又年轻的科学，随着人类科学技术的不断进步振动理论得到不断的发展和完善。
基于MATLAB与VC的风电机组齿轮箱振动信号采集与分析系统
第 ２ （ ］ 卷 第 ６期
２ ０ １ ３年 ６月
广 东 电 力
Ｇ ＵＡＮＧＤ０ＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ
Ｖｏ １ ． ２ ６ ＮＯ ． ６
Ｊ ｕｎ ２ （ ） １ ３
ｄ ｏ ｉ ：１ （ ） ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ Ｉ ｌ １ ） ７ — ２ ９ １ ） Ｘ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． （ ） １ ５
果表 明 ，该 系统设 计合理 、运 行正常 ， 自功率频谱分析 、细化谱 分析和 小波 包分析 的结果与齿轮 箱运行 实际情
基于MATLAB的振动理论分析系统的设计与实现
邱
英
Ｑｉ Ｙｉ ｇ ｕ ｎ
（ 华东交通 大学 ，南 昌
３ ０ １） ３ ０ ３
（ａ ｔ Ｃ ｉ ａ Ｊ ａ ｔ ｎ ｎ ｖ ｒ ｉ ｙ ａ ｃ ａ ｇ ３ ０ １ ） Ｅ ｓ ｈ ｎ ｉ ｏ ｏ ｇ Ｕ ｉ ｅ ｓ ｔ ，Ｎ ｎ ｈ ｎ ３ ０ ３
＋ｃ ＝０ ＋
ｘ ＝ ｔ ２ ｏ ｂ ｅ ｇ ｔ ｈ ｎ ｌ ｓ ｉｐ ｔ ’ ｓｒ ｎ ’） Ｏ ｓｒ ｄ ｕ ｌ （ｅ （ａ ｄ ｅ 一 ｎ ｕ ， ｔ ｉ ｇ ） ：
一
ｖ ＝ ｔ ２ ｏ ｂ ｅ（ ｅ （ ａ ｄ ｅ ～ ｉ ｐ ｔ， ｓ ｒ ｎ ’）； Ｏｓｒｄ ｕｌ ｇ ｔｈｎｌｓ ｎ ｕ ’ ｔ ｉ ｇ）
Ｋｅ ｗｏｄ ： Ａ Ｌ Ｂ； Ｖ ｂ ａｔ ｏ ｈ ｏ ｙ； Ａ ａ ｙ ｉ ｇ ｏ ｂ ａ ｉ ｎ ｓ ｇ ａ ｖ ｒｓ Ｍ Ｔ ＿ Ａ ｉｒ ｉｎ Ｔ ｅ ｒ ｎ ｌ ｚ ｎ ｆ Ｖｉ ｒ ｔ ｏ — ｉ ｎ ｌ
０ 引言
两同方向振
线性系统的振动原理 和分析方法是机械振动学 的基础， 也是解决现代许多科学技术和工程实际问题 中振动和动态问 题 的理论依据，但振动理 论基 础的概念抽象 ， 其分析方法与 基本理论难于很好地理解与掌握 。 本文利用 Ｍ ＴＡ 的Ｇ Ｉ Ａ Ｌ Ｂ Ｕ 设 计出具有良好的用户交互界面的软件，可以直观地 了解振动 基 本理 论，对 实际振动 问题的解决也有一定的帮助。
各种机械振动响应的比较与分析：设计减振 隔振装置参数用 来解 决实际问题等 ，系统的功能模块 图如 图一所示。
２ 功能功能模块 的实现 与应 用 图二 主界面 系统菜单
维普资讯
系统各功能模块由主界 面界进入 ， 点击相应的菜单就可
基于MATLAB的机械振动信号分析与处理
基于MATLAB的机械振动信号分析与处理随着科技的不断发展，机械振动信号分析与处理在各行各业中扮演着越来越重要的角色。
从航空航天到汽车工业，从电力系统到制造业，机械振动分析已经成为保证设备稳定运行和提高工作效率的关键工具。
在这篇文章中，我们将探索基于MATLAB的机械振动信号分析与处理的应用。
1. 机械振动信号分析的重要性机械振动是机械系统运行中的一种常见现象。
然而，过大的振动可能导致设备的损坏或者系统的故障。
因此，及时准确地进行机械振动信号分析对于预测设备故障、提高系统可靠性至关重要。
2. MATLAB在机械振动信号分析与处理中的应用MATLAB是一种基于数值计算和可视化的高级编程语言，广泛应用于科学研究、工程设计和数据分析等领域。
在机械振动信号分析与处理中，MATLAB提供了丰富的函数和工具箱，可以帮助工程师和科学家轻松地处理和分析振动信号。
3. 信号预处理在进行机械振动信号分析之前，通常需要对原始信号进行预处理。
这包括去噪、滤波、降采样等操作。
MATLAB提供了各种信号处理函数，如低通滤波、高通滤波、中值滤波等，可以帮助我们消除噪声并提取有用的振动信号。
4. 时域分析时域分析是一种基本的机械振动分析方法。
MATLAB提供了许多函数和工具箱，例如fft、ifft和spectrogram等，可以帮助我们在时域上分析振动信号的特征。
通过时域分析，我们可以计算信号的功率谱密度、瞬态响应和振动响应等参数。
5. 频域分析频域分析是一种重要的机械振动分析方法，它可以将信号转换到频域进行分析。
MATLAB提供了快速傅里叶变换（FFT）等函数，可以将信号从时域转换到频域。
通过频域分析，我们可以计算信号的频谱特征、谐波分量和共振频率等。
6. 小波分析小波分析是一种新兴的信号分析方法，在机械振动信号处理中得到广泛应用。
MATLAB提供了小波变换相关的函数和工具箱，可以帮助我们将信号转换到小波域进行分析。
通过小波分析，我们可以检测信号的瞬态特征、瞬态频率和瞬态相位等。
MATLAB在车辆振动分析中的应用研究
MATLAB在车辆振动分析中的应用研究一、车辆振动分析在车辆振动分析中，通常需要进行以下几个方面的研究：1、车辆悬挂系统的响应特性分析：研究车辆悬挂系统的响应特性，包括弹簧刚度、阻尼系数等参数的确定，以及对路面激励的响应情况。
2、车辆整车振动的模态分析：研究车辆在不同频率下的振动特性及其对整车的影响。
3、车辆乘坐舒适性分析：研究车辆乘坐舒适性与振动的关系，并找到降低车辆振动对乘坐舒适性的影响的方法。
车辆悬挂系统的响应特性是影响车辆振动的关键因素之一。
为了研究车辆悬挂系统的响应特性，可以通过MATLAB进行数值模拟。
具体步骤如下：1、建立悬挂系统的数学模型对车辆进行数值模拟，需要建立悬挂系统的数学模型。
悬挂系统的主要部件包括弹簧、阻尼器等，可以通过MATLAB建立相应的数学方程表示。
2、对悬挂系统进行参数优化通过求解悬挂系统的数学模型，可以得到相应的参数值，如弹簧刚度、阻尼系数等。
根据实际情况，可以对这些参数进行调整，以优化悬挂系统的响应特性。
3、模拟车辆在不同路面激励下的振动响应根据悬挂系统的数学模型和参数值，可以通过MATLAB进行数值模拟，模拟车辆在不同路面激励下的振动响应，包括车体的加速度、车轮的垂向位移等。
车辆振动有许多模态，每一种模态都有其特定的频率和振动形式，因此对车辆进行整车振动模态分析有助于深入了解车辆振动特性。
MATLAB可以通过有限元分析方法进行车辆整车振动模态分析。
具体步骤如下：1、建立车辆的有限元模型有限元分析方法需要建立车辆的有限元模型。
可以通过MATLAB进行建模，将车辆划分为若干个小单元，并为每个小单元赋予相应的材料特性和约束条件。
2、进行模态分析车辆乘坐舒适性是客户选择汽车的重要因素之一，因此对车辆乘坐舒适性的研究也十分重要。
MATLAB可以通过建立车辆振动模型，预测车辆乘坐舒适性。
具体步骤如下：通过MATLAB建立车辆振动模型，包括车体加速度、位移等参数。
2、预测车辆乘坐舒适性指标利用车辆振动模型，可以预测车辆乘坐舒适性指标，如坐姿加速度水平值、垂直值等。
基于MATLAB的随机振动数据分析方法研究
基于MATLAB的随机振动数据分析方法研究随机振动数据分析在工程学、物理学、地质学等领域中具有重要应用价值。
本文将基于MATLAB平台，对随机振动数据分析方法进行研究。
首先，我们需要了解随机振动的基本知识。
随机振动是指振动系统中的激励力或振动速度、位移等参数是随机变量的振动。
其特点是频谱分布连续，振动信号不具有明显的重复规律，且无法用简单的数学函数来描述。
随机振动数据的分析包括概率统计分析、频谱分析、相关分析等。
我们首先可以进行概率统计分析。
通过收集随机振动数据，可以计算其均值、方差、标准差等统计量，以了解数据的集中趋势和离散程度。
MATLAB中提供了各种用于概率统计分析的函数，如mean(、var(、std(等。
这些函数可以帮助我们得到数据的统计特征，并进行绘图可视化，进一步分析数据的分布规律。
其次，我们可以进行频谱分析。
频谱分析可以将随机振动信号从时域转换为频域，得到信号在不同频率上的能量分布情况。
在MATLAB中，可以使用快速傅里叶变换（FFT）等函数进行频谱分析。
通过绘制频谱图，可以判断随机振动信号的主要频率成分和峰值，进一步得到信号的特征。
相关分析也是随机振动数据分析的重要方法之一、相关分析可以帮助我们研究不同振动信号之间的关系。
通过计算信号之间的相关系数或互谱密度，可以判断信号之间的同相性、滞后性及相关性强弱。
MATLAB中提供了相关性分析的函数，如corrcoef(、xcorr(等。
这些函数可以帮助我们计算相关系数和自相关函数，进一步了解振动信号之间的关系。
此外，对于随机振动数据分析，我们还可以使用MATLAB中的滤波、降噪和特征提取等函数。
滤波可以去除信号中的噪声和杂波，得到更准确的振动信号。
降噪可以通过滤波、小波变换等方法，减小信号中的噪声影响。
特征提取可以从振动信号中提取出有意义的特征，如振动频率、振动幅值等。
总之，基于MATLAB的随机振动数据分析方法研究是一个重要的研究领域。
MATLAB在车辆振动分析中的应用研究
MATLAB在车辆振动分析中的应用研究
车辆振动分析是指研究车辆在行驶过程中，由于道路不平度、车速变化以及车辆悬挂
系统、车轮等零部件的相互作用而产生的振动现象。
这种振动不仅会影响车辆的舒适性和
稳定性，还会对车辆结构和零部件的寿命产生重要影响。
对车辆振动进行分析和优化设计
十分重要。
1. 车辆悬挂系统建模：MATLAB可以用来建立车辆悬挂系统的多体动力学模型。
通过
定义各个零部件的刚度、阻尼和质量等参数，可以模拟车辆在不同行驶条件下的振动响应。
通过分析模型的振动特性，可以评估悬挂系统的性能，并进行优化设计。
2. 道路不平度分析：MATLAB可以通过建立道路模型，模拟车辆在不同道路条件下的
振动情况。
通过分析车辆在不同频率下的响应，可以确定车辆与道路之间的相互作用，评
估车辆的舒适性和稳定性。
4. 悬挂系统参数优化：MATLAB可以通过建立悬挂系统的优化模型，利用遗传算法、
粒子群算法等优化算法，寻找最佳的悬挂系统参数组合，以达到最佳的抗震性能。
5. 车辆振动信号分析：MATLAB可以用来分析车辆振动信号，提取有用的特征参数。
通过对振动信号的时域、频域和小波分析，可以评估车辆的振动性能，并判断车辆是否存
在故障。
MATLAB在车辆振动分析中具有广泛的应用前景。
它不仅为汽车制造商、研发机构和工程师们提供了一个方便快捷的分析工具，也为改进车辆的舒适性、稳定性和耐久性提供了
重要的理论支持。
基于MATLAB的振动信号采集与分析系统的研究
基于MATLAB的振动信号采集与分析系统的研究振动信号采集与分析是一项重要的研究领域，它在工程领域有着广泛的应用。
基于MATLAB的振动信号采集与分析系统研究，可以提供一种全面、高效、可靠的解决方案。
本文将介绍该系统的研究内容和关键技术，以及其在实际应用中的优势。
首先，振动信号采集与分析系统的研究内容主要包括：振动信号采集、信号预处理、特征提取和故障诊断等。
其中，振动信号采集是系统的基础，需要选用合适的传感器和数据采集设备，以保证信号的准确性和可靠性。
信号预处理是对采集到的原始数据进行滤波、降噪和去除干扰等处理，以提高信号质量。
特征提取是通过数学算法和信号处理技术，从振动信号中提取出有代表性的特征，用于故障诊断和状态监测。
故障诊断是系统的核心任务，通过分析提取的特征数据，判断工程设备是否存在故障，并提供相应的解决方案。
其次，基于MATLAB的振动信号采集与分析系统的关键技术主要包括：数据采集与传输、信号处理和故障诊断算法。
数据采集与传输技术涉及到传感器的选择和数据采集设备的配置，以及数据的传输和存储。
采用合适的传感器和数据采集设备，可以保证振动信号的准确采集和及时传输。
信号处理技术包括滤波、降噪、频谱分析、时频分析等，可以提高信号的质量和提取有用信息。
故障诊断算法主要包括统计分析、模式识别和机器学习等方法，可以对振动信号进行有效的故障检测和诊断。
最后，基于MATLAB的振动信号采集与分析系统在实际应用中具有以下优势：首先，MATLAB作为一种功能强大的科学计算软件，具有丰富的工具箱和函数库，提供了丰富的算法和方法，方便研究人员进行振动信号的分析和处理。
其次，MATLAB具有友好的用户界面和可视化编程环境，使得研究人员能够方便地进行数据处理、特征提取和故障诊断等操作。
再次，MATLAB具有高效的计算性能和可扩展性，适用于处理大量数据和复杂算法，能够满足振动信号采集与分析系统的需求。
最后，MATLAB具有广泛的应用领域和丰富的相关文献和资源，研究人员可以借鉴前人的研究成果，提高研究的效率和质量。
基于MATLAB的某产品振动信号处理
Ａ ｂｓｒ ｃ ：Ｔｈｅｓｕｄ ｓｍ ａｎｌ ａ ｂｒｔｏｎ ｓｇ ｌｐｒ ｅ ｓｎｇ ｔ ｈｅｖｉ ａ ｏｎ ｔ ｓ ａａ ｏ ｔｕｃ ｕ ｅｂ Ａ ＴＬＡＢ． ｔａ ｔ ｔ ｙ ｉ ｉ ｙ ｍ ｋｅｖｉ ａｉ ｉｎａ ｏｃ ｓｉ ｏ ｔ ｂｒｔ ｅｔｄ ｔ ｆｏｎｅｓｒ ｔ ｒ ｙ Ｍ ｉ Ｗ ｉｈ ｔ ｅ ｈａ ｉ ａ ｏｄ ｖ ｂ ａ ｉ ｈｅ ｙ ｎ ｆｅ ｔｖｅ ｖｂｒ ｔｏ ｉ ｆ ｍ ａｉ ｗ ａ ｎａｌ ｘ ｒｃ ｅ ｙ ａ ａｙ ｉ ｈｅ ｔ ｈｅ ｍ ｃ ｎ ｃ ｌｂ ｙ ｉ ｒ ｔｏｎ ｔ ｏｒ ，ａ ｅ ｃ ｉ ｉ ａｉ ｎ ｎ ｏｒ ｔｏｎ ｓｆ ｌ ｅ ｔａ ｔ ｄ ｂ ｎ ｚｎｇ ｔ ｉ ｙ ｌ ｖｉ ａｉ ｎ ｅ ｔｄ ｔ ．Ｏ ｎ ｈｅ ｐｒ ｍ ｉｅ ｏ ｖｅ ｓ ｏｏ ｈｉ ｐｅ ａｉ ｎ ｏ ｉ ｅ ａ ｄ ｅ ｅ ｙ ｄ ｂｒｔｏ ｔ ｓ ａ ａ ｔ ｅ ｓ ｆｆ ｍ ｉ ｔ ｎｇ ｏ ｒ ｔｏ ｔ ｔｍ ｎ ｆ ｑｕ ｎｃ ｏｍ ａｎ ｉ ｎａ，ｔ ｉ ｅ ａ ｒ ｉ ｓｇ ｌ ｈｅ ｔｍ ｎｄ ｒ ｑ ｎｃ ｍ ｉ ｗ ｖ ｆ ｍ ｒｎｓｏ ｆｅ ｕｅ ｙ ｄｏ ａｎ ａ ｅｏｒ ｓｔａ ｆ ｒ ｓａ ｈ ｅ ｅ ｙ Ａ ＴＬＡＢ． ｍ ｉ ｃ ｉｖ ｄｂ Ｍ Ｔｈｅ ｒ ｓ ｔ ｈｏ ｈａ ｈｅｔｍ ｅ ｄ ｅｕｌｓｓ ｗ ｔ ｔｔ ｉ ｏｍ ａｎ ｒ ｐｒ ｓｎｔｔｏｎ ｉ ｅ ｅｅ ａ ｉ ｏ ｉｎａ ｓｍ ｏｒ ｍ ａ ｅ ａ ｓ ｌ，ａ ｈｅ ｆｅ ｕｅ ｙ ｄｏ ａｎ ｅ ｅｅ ａｉ ｓｍ ｏｒ ｏｎ ｉｅ ａ ｏｆ ｆｔ ｓｇ ｌ ｉ ｈｅ ｅ ｉ ｇ ｎｄ ｖｉｕａ ｎｄ ｔ ｑ ｎｃ ｍ ｉ ｒ ｐｒｓ ｎｔｔｏｎ ｉ ｒ ｅ ｃ ｃｓ ｎｄ ｐｒ ｏｕｎ ｎ ｈｅ ｄｉ ｔ
基于MATLAB的随机振动数据分析方法研究
基于MATLAB的随机振动数据分析方法研究随机振动数据分析是一种在结构工程领域中广泛使用的方法，用于评估结构的安全性和可靠性。
MATLAB是一种功能强大的数值计算软件，提供了丰富的工具和函数，使得随机振动数据的分析和处理变得更加简便和高效。
首先，随机振动数据分析的首要任务是对原始振动信号进行预处理，以提取有用的信息。
MATLAB提供了一系列信号处理工具箱，包括滤波、降噪、分析等函数，可以用于去除噪声、滤波和下采样处理等。
通过使用这些函数，可以获得更干净和准确的振动数据。
接下来，基于MATLAB的随机振动数据分析方法研究涉及到频域分析和时域分析。
频域分析是一种将振动信号转换为频谱信息的方法，通过对振动信号应用傅里叶变换，可以获得频率谱密度函数和功率谱密度函数。
MATLAB提供了FFT（快速傅里叶变换）函数和相应的频谱分析工具箱，可以帮助用户进行频域分析。
此外，MATLAB还提供了自相关函数和互相关函数等工具，以便进行相关性分析和自回归分析。
在时域分析方面，MATLAB提供了一系列的统计分析函数和工具箱，用于对随机振动数据进行统计分析和建模。
例如，MATLAB中的随机过程工具箱可以用于模拟和建模随机振动数据，可以生成高斯白噪声、平稳过程和非平稳过程等模拟数据。
此外，MATLAB还提供了多种统计分析方法，包括偏度、峰度、相关性、谱系数等。
这些方法可以帮助用户对振动数据进行特征提取和统计特性分析。
此外，MATLAB还提供了数据可视化工具，用于对随机振动数据进行图像化分析。
通过使用MATLAB的绘图函数，用户可以绘制振动信号的时域波形图、频域谱图和自相关图等。
这些图表可以直观地展示振动数据的分布特点和变化趋势。
总结来说，基于MATLAB的随机振动数据分析方法研究涵盖了预处理、频域分析、时域分析和数据可视化等方面。
通过使用MATLAB的各种工具和函数，可以对随机振动数据进行全面和深入的分析，以便更好地理解和评估结构工程中的振动问题。
基于MATLAB的振动信号采集与分析系统的研究
基于MATLAB的振动信号采集与分析系统的研究基于MATLAB的振动信号采集与分析系统的研究摘要：振动信号的采集与分析在许多领域具有重要的应用价值。
本文基于MATLAB开发了一个振动信号的采集与分析系统，该系统采用了同时具备高精度和高采样率的传感器装置，通过MATLAB进行数据采集、预处理和特征提取分析。
本文通过实验验证了系统的工作性能和准确性，并讨论了系统在振动信号分析方面的应用前景。
第一章引言振动信号的采集与分析在工程领域具有广泛的应用，如结构健康监测、故障诊断和机械设备状态评估等。
准确且高效的振动信号采集与分析系统对于确保设备的安全性、提高生产效率具有重要意义。
目前，基于图形编程语言的软件平台如MATLAB 已经成为工程师进行振动信号分析的首选工具。
第二章系统设计本系统使用传感器装置进行振动信号的采集，在传感器装置中使用了高精度和高采样率的传感器元件，以确保采集到的振动信号具备高度的准确性和稳定性。
传感器装置通过传输接口与计算机连接，数据采集过程通过MATLAB进行控制和管理。
第三章数据采集本系统基于MATLAB提供的数据采集工具箱对振动信号进行采集。
数据采集过程中，通过选择合适的采样率和数据长度，保证采集到的振动信号具备足够的信息量，从而满足后续信号分析的需求。
此外，我们还可以通过对数据采集参数的调整，进行多组数据的采集，提高信号分析的鲁棒性。
第四章数据预处理采集到的振动信号往往包含大量的噪声，需要通过数据预处理来降低噪声对信号分析结果的干扰。
本系统通过MATLAB提供的滤波器函数，对采集到的振动信号进行滤波处理，消除高频噪声和低频漂移等常见的干扰。
第五章特征提取与分析振动信号的分析主要依靠特征提取来实现。
本系统通过MATLAB提供的信号处理函数，对预处理后的振动信号进行时域分析和频域分析，并提取出相关的特征参数。
常用的特征参数包括峰值、峭度、谱熵等，这些特征参数对于判断振动信号的特征和异常情况具有较高的敏感性。
基于MATLAB的振动模态分析
基于MATLAB的振动模态分析振动模态分析是一种常用的力学分析方法，它可以用于分析结构的振动特性和模态形态。
振动模态分析在很多领域中得到广泛应用，包括机械工程，土木工程，航空航天等，可以用于优化设计和故障诊断。
MATLAB是一种数值计算和科学编程软件，它提供了强大的振动模态分析工具和函数。
利用MATLAB进行振动模态分析，可以方便地进行模态分析和结果可视化。
在MATLAB中，振动模态分析的流程主要包括以下几个步骤：1.定义结构的几何和材料特性。
在分析之前，需要准确地定义结构的几何形状和材料特性，包括结构的尺寸，质量分布和材料的弹性模量等。
2. 求解结构的固有频率和振型。
利用MATLAB中的求解特征值问题的函数，如eig(，可以求解结构的固有频率和振型。
3. 可视化结构的振动模态。
MATLAB提供了丰富的绘图函数，可以将结构的振动模态以图形的形式展示出来。
可以用plot(函数来绘制结构的振动振型图，并用surf(函数来绘制模态形态。
4.分析结构的主要频率和模态形态。
通过对振动模态的可视化分析，可以确定结构的主要频率和模态形态，这对于优化结构设计和故障诊断具有重要意义。
除了上述基本的分析步骤外，MATLAB还提供了其他一些高级功能，可以用于更复杂的振动模态分析。
例如，可以利用MATLAB中的有限元分析函数，对结构进行有限元模型建立和有限元分析，从而获得更准确的振动模态分析结果。
总之，基于MATLAB的振动模态分析是一种强大而灵活的分析方法，可以用于研究结构的振动特性和模态形态。
它可以帮助工程师和科研人员进行结构优化设计和故障诊断，提高结构的安全性和可靠性。
Matlab技术在机械振动分析中的应用案例
Matlab技术在机械振动分析中的应用案例引言：机械振动作为机械工程领域中非常重要的研究方向，对于机械设备性能的评估和故障诊断具有关键作用。
随着计算机技术的飞速发展，Matlab作为一种功能强大的数学计算软件，被广泛应用于机械振动领域。
本文将通过介绍一些典型的应用案例，展示Matlab在机械振动分析中的优越性和实用性。
一、弹簧振动分析弹簧振动是机械系统中常见的一种振动形式。
通过Matlab可以方便地建立弹簧振动的数学模型，进行分析和仿真。
以弹簧单自由度系统为例，我们可以通过编写Matlab程序来求解该系统的振动特性，比如自然频率、阻尼比等参数。
此外，Matlab还提供了丰富的绘图功能，可以用来绘制系统的振动曲线和频谱图，进一步分析和评估系统的性能。
二、子午线摆振动分析子午线摆是一种简单而重要的振动系统，在物理实验教学中被广泛应用。
利用Matlab可以实现子午线摆的运动仿真和数据分析。
通过建立子午线摆的运动微分方程，我们可以利用Matlab的数值求解功能来模拟摆的运动过程，并绘制出摆角随时间的变化曲线。
此外，Matlab还可以计算出摆的周期和频率，提供了便捷的数据处理方法，方便进行实验数据的比对和验证。
三、转子系统振动分析转子系统的振动分析是机械工程中一项关键任务。
Matlab提供了大量的信号处理和频谱分析工具，可以用来对转子系统的动态性能进行评估和诊断。
首先，我们可以通过Matlab对转子系统的模态进行分析，求解出转子的模态频率和振型。
接着，利用Matlab的FFT函数进行频谱分析，可以得到转子系统的频谱图，并进一步分析出存在的谐波成分。
通过与参考频谱进行比较，我们可以判断转子系统是否存在异常振动，进而评估其工作状态。
四、车辆悬架系统振动分析车辆悬架系统的振动特性直接影响着驾驶员的驾驶感受和乘坐舒适度。
Matlab在车辆悬架系统的振动分析中发挥着重要作用。
通过建立车辆悬架系统的动力学模型，并利用Matlab进行模拟和仿真，我们可以得到车辆在不同路况下的振动响应。
MATLAB在车辆振动分析中的应用研究
MATLAB在车辆振动分析中的应用研究1. 引言1.1 背景介绍车辆振动是指车辆在行驶过程中由于路面不平整或其他外界因素引起的车辆整体或部件的振动现象。
振动会导致车辆性能下降、舒适性降低、疲劳损伤加速等问题，影响车辆的安全性和乘坐舒适度。
对车辆振动进行深入的分析和研究具有重要的意义。
随着汽车工业的发展和人们对车辆安全性和舒适性要求的不断提高，车辆振动分析成为工程领域研究的重要方向。
通过建立合理的数学模型和采用有效的分析工具，可以更好地理解车辆振动的特性，为改进车辆设计和优化车辆性能提供基础支持。
1.2 研究意义车辆振动是指车辆在行驶或运动过程中产生的颠簸、震动等现象。
研究车辆振动分析对于提高车辆性能、减少燃料消耗、延长车辆寿命等方面具有重要意义。
通过对车辆振动进行深入研究，可以帮助我们更好地了解车辆振动的产生机理，从而指导车辆设计中的材料选择、结构设计和优化，提高车辆的舒适性和安全性。
车辆振动分析可以帮助人们更好地了解车辆在不同道路条件下的振动特性，为道路设计和维护提供重要参考，提高道路的舒适性和安全性。
对于减少车辆的燃料消耗和排放也具有重要意义。
通过减少车辆的振动，可以降低车辆的能量损耗，从而减少燃料消耗和减少尾气排放，对于环境保护和节能减排具有积极意义。
研究车辆振动分析在提高车辆性能、改善道路条件、减少燃料消耗和减少排放等方面具有重要意义，对于推动车辆工程领域的发展具有积极的促进作用。
1.3 研究方法研究方法是整个研究过程中非常重要的一部分，它决定了研究的有效性和可信度。
在本研究中，我们主要采用了以下几种方法：我们对车辆振动的基本原理进行了深入的研究和理解，包括车辆的动力学模型、受力分析以及振动特性等方面。
这为后续的实验设计和数据分析奠定了基础。
我们利用MATLAB软件建立了车辆振动分析模型，包括车辆的结构模型、路面激励模型以及悬挂系统模型等。
通过这些模型，我们可以对车辆在不同路况下的振动特性进行仿真分析。
基于MATLAB与VC的风电机组齿轮箱振动信号采集与分析系统
基于MATLAB与VC的风电机组齿轮箱振动信号采集与分析系统刘俊;杨俊华;杨梦丽;曾君;杨金明【摘要】为实时采集和分析风电机组齿轮箱的振动信号,利用MATLAB与Visual C++(以下简称为VC)混合编程构建了一套实时振动信号采集与分析系统.运用VC 编制风电机组齿轮箱的振动信号采集程序,调用MATLAB引擎对采集数据进行时域和频域信号处理分析.为测试该系统,对单台风机齿轮箱进行实验测试,测试结果表明,该系统设计合理、运行正常,自功率频谱分析、细化谱分析和小波包分析的结果与齿轮箱运行实际情况吻合.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2013(026)006【总页数】7页(P69-75)【关键词】风电机组齿轮箱;振动信号;MATLAB与Visual C++混合编程;MATLAB 引擎;时域和频域处理【作者】刘俊;杨俊华;杨梦丽;曾君;杨金明【作者单位】广东工业大学自动化学院,广东广州510006;广东工业大学自动化学院,广东广州510006;河南省电力公司检修公司,河南郑州450052;华南理工大学电力学院,广东广州510641;华南理工大学电力学院,广东广州510641【正文语种】中文【中图分类】TM614;TP273资源短缺和环境恶化，使世界各国愈加重视开发和利用以风能为代表的绿色、环保、无污染的可再生新能源。
随着风力发电技术的进步，风电机组单机容量及风电场的规模不断扩大，风电场安全运行问题日益突出，亟需研究机组故障诊断与预警技术。
齿轮箱是风电机组变速、能量传递的关键部件，也是故障率较高的部件。
监测齿轮箱运行状态，实现其故障早期诊断和预警，对提高风电系统运行的可靠性具有十分重要的意义。
采集运行中齿轮箱的振动信号并进行时域和频域分析，是包括齿轮箱在内的机械设备状态监测与故障诊断中应用最广泛的方法。
Visual C++(以下简称为VC)是Windows平台下强大又复杂的开发工具，是一种可视化编程语言，具有丰富的硬件接口，可构建32位应用程序，利用它与采集卡搭配可方便编写齿轮箱振动信号采集软件。
MATLAB在车辆振动分析中的应用研究
MATLAB在车辆振动分析中的应用研究MATLAB是一种强大的工具，用于进行车辆振动分析。
车辆振动分析是机械工程中的一个重要领域，也是汽车工程中的重要分支，对汽车的性能和安全性有很大的影响。
在这篇文章中，我们将探讨如何在MATLAB中进行车辆振动分析以及一些应用案例。
MATLAB是一种非常流行的数学软件，可以用于处理各种数学和工程问题。
MATLAB提供了许多功能，用于实现车辆振动分析。
以下是其中一些常用功能：1. 振动信号处理：MATLAB提供了许多振动信号处理工具，用于对车辆振动信号进行分析和处理。
这些工具包括傅里叶变换、小波变换、滤波器等。
2. 模态分析：MATLAB可以用于进行车辆结构的模态分析，以确定车辆的固有频率和振型。
这对于设计和优化车辆的结构非常重要。
3. 车辆动力学分析：MATLAB可以用于对车辆的动力学参数进行分析和计算，如车辆的加速度、速度、位移、角度等参数。
4. 有限元分析：MATLAB可以与有限元分析软件配合使用，进行车辆结构的有限元分析。
这有助于确定车辆的结构是否足够强壮，以应对各种振动载荷。
1. 车辆悬挂系统分析：车辆悬挂系统对车辆的振动特性有很大的影响。
使用MATLAB 可以对车辆悬挂系统进行动态分析，以计算车辆的自然频率、模态形状和阻尼比等参数。
这些参数可以用于优化车辆悬挂系统的设计，提高车辆的舒适性和稳定性。
3. 车辆噪声控制分析：车辆噪声是一种常见的底盘振动问题。
MATLAB可以用于对车辆噪声进行预测和控制。
使用MATLAB可以对车辆噪声进行频谱分析，以确定噪声的频率特性。
然后，可以使用MATLAB中的振动控制算法来减小车辆噪声。
4. 车辆结构损伤诊断：车辆经过长期使用后，车辆结构上可能出现疲劳、裂纹和变形等损伤。
MATLAB可以用于对车辆结构损伤进行诊断和预测。
利用MATLAB可以对车辆振动信号进行分析和处理，以检测车辆结构的损伤状态。
MATLAB环境下基于声卡的转子实验台振动信号数据采集系统[设计、开题、综述]
![MATLAB环境下基于声卡的转子实验台振动信号数据采集系统[设计、开题、综述]](https://img.taocdn.com/s3/m/e303a0bdbed5b9f3f90f1cd3.png)
BI YE SHE JI（二零届）MATLAB环境下基于声卡的转子实验台振动信号数据采集系统所在学院专业班级测控技术与仪器学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要当今企业中的大型旋转机械是一个非常重要的生产设备，而转子则是这些机械的主要组成部分，一旦转子出现故障，设备就不能正常进行运行了。
在对设备开展状态监测以及故障诊断这些工作，保障了设备安全可靠的运行，可以取得非常大的经济效益。
旋转机械故障一般都会体现在振动状况方面，因此，根据振动信号进行监测以及诊断是目前设备维护管理的主要手段。
本文主要研究matlab环境下基于声卡的转子实验台振动信号数据采集。
通过振动传感器将转子实验台的振动信号传递到信号调理器，再由信号调理器将振动信号输入到工控机，通过声卡和matlab软件平台对振动信号进行采集。
本次实验主要采集滚动轴承正常时的信号、轴承外圈故障信号、轴承内圈故障信号和滚珠信号的采集。
利用本系统进行采集，所采集到的故障信号能够识别，效果比较好。
关键词：MATLAB；声卡；振动信号；数据采集；故障诊断MATLAB environment based on sound experimental station of the rotor vibration signal data acquisition systemAbstractToday's enterprise large rotating machinery is a very important production equipment, while the rotor is a major component of the machinery, if the rotor fails, the device can not run normally. Carried out in the condition monitoring of equipment and fault diagnosis of these work, ensure safe and reliable operation of equipment, can get very large economic benefits. Rotating machinery fault Usually reflects the status of the vibration, Thus, according to vibration signal monitoring and diagnosis is the primary means of maintenance management.This paper studies matlab environment based on sound experimental station of the rotor vibration signal data acquisition. Vibration sensors by the vibration of the rotor test bed signal is passed to signal conditioner, Then the vibration signal conditioner input to the IPC, Matlab software platform through the sound card and the vibration signal acquisition. This experiment were collected from normal bearing signal, fault signal bearing outer ring, ball bearing inner race fault signal and the signal acquisition.Use this system for the collection, the collected signal can identify the fault, and the effect is better.Keywords:MATLAB; Sound Card; Vibration signal; Data Acquisition & Diagnosis目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1课题的意义 (1)1.1.1旋转机械故障诊断的研究背景 (1)1.1.2旋转机械故障诊断的意义 (1)1.2旋转机械故障诊断和振动信号采集国内外发展现状 (2)1.2.1 旋转机械故障诊断国外研究现状 (2)1.2.2 旋转机械故障诊断国内的研究现状 (3)1.2.3 振动信号采集的研究现状 (4)1.3课题研究的主要内容 (4)2 旋转机械故障机理分析 (6)2.1转子不平衡 (6)2.2转子不对中故障 (6)2.3涡动故障 (7)2.4滚动轴承 (8)2.4.1故障形式 (8)2.4.2轴承故障发展历程 (9)3 MATLAB环境下基于声卡的转子实验台振动信号数据采集系统（硬件部分和软件部分） (10)3.1转子实验台的概述 (10)3.2工控机 (12)3.3传感器与采集卡的选择 (13)3.3.1 传感器的选择 (13)3.3.2 采集卡的选择 (14)3.4声卡采集系统 (14)3.5信号调理器 (15)3.6MATLAB (15)3.6.1MATLAB软件简介 (15)3.6.2数据采集的MATLAB相关语句介绍 (16)3.6.3 程序 (18)3.7设计 (19)3.7.1 框图 (19)3.7.2设计优缺点 (20)4 振动信号数据采集实验结果 (21)4.1实验说明 (21)4.2 实验结果： (22)4.2.1正常轴承信号采集结果与分析 (22)4.2.2 轴承外圈故障信号采集结果与分析 (23)4.2.3 轴承内圈故障信号采集结果与分析 (24)4.2.4滚珠体故障信号采集结果与分析 (25)5总结 (26)参考文献： (27)致谢 (29)附录： (30)附录图1 (30)附录图2 (31)附录图3 (32)附录图4 (33)1 绪论1.1课题的意义1.1.1旋转机械故障诊断的研究背景当今企业中大型旋转机械是一个非常关键的生产设备，转子是这些机械主要组成部分，一旦转子出现了故障，设备的工作就不能正常进行了。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
●清除——当用户不再执行设备对象时，应使用删除函数将设备对象从内
存中清除，并使用清除命将对象从ＭＡＴＬＡＢＴ作空问中清除。
１．刨建一个数据对象
设备对象是用于访问硬件设备的工具箱组件。
本系统开发的过程中需要添加的设备是模拟量输入通道。
调用ａｎａｌｏｇｉｎｐｕｔ函数设置一个模拟量输入设备。
２．调用函数ａｄｄｃｈａｎｎｅｌ添加模拟量设备的通道。
３．设置数据采集的ＳａｍｐｌｅＲａｔｅ等属性值。
４．调用实时数据采集程序进行数据的实时采集。
图３．２和３．３是系统的主界面以及数据采集的菜单。
３．５数据的查看、显示１．数据的查看图３．２系统的主界面
图３．３数据采集菜单
工程应用中，采集到的数据必须可以进行实时的查看，系统的查看界面如图３．４、３．５所示。
２．数据显示
在工程应用中，技术人员关心的是数据中能够对结构产生重大影响的部分数据，诸如数据的最大值、最小值、均值、方差等。
同时，数据显示应该可以实现数据的全部显示或者技术人员所需要的部分数据的显示。
图３．４和图３．５给出了数据全部显示、部分显示的主界面。
图３．４数据全部显示界面
图３．５数据部分显示界面
３．６文件的处理
一个完善的系统必须具备强大的文件处理功能。
本系统的研究过程中，文件功能的开发主要依靠ＭＡＴＬＡＢ强大的对话框功能进行实现。
可以进行文件的打开、保存、另存为、打印、页面设置和退出ＭＡＴＬＡＢ系统等功能。
文件菜单如图３．６所示，保存界面如图３．７所示。
图３．７文件保存界面
图３．６文件菜单
３．７本章小结
本章首先介绍了多功能数据采集卡ＰＣＩ－１７１２的基本开发方法，然后介绍了ＦＩＦＯ缓冲技术的基本原理，并指出了其相对于单缓冲技术的优点并利用此技术
开发了实时采集程序，另外还介绍了多线程机制，重点介绍了线程间通信的方
式——硷局变量。
在此基础上，重点介绍了系统的采集与显示等功能。
基于ＭＡＴＩ．加的振动信号采集与分析系统的研究
４信号分析系统
信号是数字信号领域中最基本、最重要的概念。
简单地说，信号就是信息的载体，是信息的物理体现。
几乎在科学技术的每一领域都要进行信号的处理。
信号处理，就是以数值计算的方法对信号进行采集、变换、综合、估计与识别等加工处理。
ＭＡＴＬＡＢ中的信号处理工具箱就是为信号处理领域开发的专业工具箱，本文依据信号处理工具箱开发信号分析系统。
信号分析的主菜单如图４．１所示。
４．１数据实时分析原理
在数据分析模块中，数据分析功能的实现主要依据ＭＡＴＬＡＢ的信号处理工具箱。
ＭＡＴＬＡＢ韵信号处理工具箱具有完善的、强大的数据处理与分析功能，所以保证了编程的高效性以及功能的完整性．
但是仅仅依据ＭＡＴＬＡＢ的信号处理工具箱【３，】是不能实现数据分析的实时性的，本文在研究的过程利用ＭＡＴＬＡＢ的库函数——暂停函数实现数据的实时分析。
它实现的原理主要是：首先将采集的一部分信号进行所需要的分析，同时配合ＭＡＴＬＡＢ的暂停函数暂停内部程序的运行，主要目的是为了保证进行数据分析时的源数据是实时的。
那么这就必须做到暂停函数的暂停时间要与进行数据实时采集的时间间隔是一致的。
然后利用编程算法，使得源程序能够实现递归调用即可保证信号分析的实时性。
图４．１数据分析主菜单
基于ＩＩＡＴＩ．ＡＢ的振动信号采集与分析系统的研究
＇／，ｓｕｂｐｌｏｔ（２ＩＤ；
％ｐｌｏｔ（ｔｌ，ｘ）；
ｏ／，ｇｒｉｄｏｎ；
ｓｕｂｐｌｏｔ（４１４）；
ｐｌｏｔ（ｔｌ，ｙ１）；
缸ｔｌｅ（．平滑处理后的虚部曲线．）；
ｇｒｉｄｏｎ；
ｒｅｔＩｍ
信号平滑处理的目的是消除信号中的噪声，提高振动曲线的光滑度。
主要的方法有平均法和五点三次平滑法等方法．噪声信号经过消除多项式趋势项和平滑处理后的图形如图４．２所示。
（ａ）信号的原始曲线
嘞经过消除趋势项和平滑处理后的曲线
图４．２消除多项式趋势项和平滑处理
４．３信号的时域处理
信号的时域处理主要是对时域波形的分析处理。
滤波是时域信号处理的主要内容。
本系统选择软件滤波的方式进行信号预处理，使用ＭＡＴＬＡＢ设计了四种均具有低通、高通、带通和带阻滤波功能的ＩＩＲ数字滤波器。
４．３．１ＩＩＲ数字滤波器的ＭＡＴＬＡＢ设计
３ｌ
基于ＭＡＴＬＡＢ的振动信号采集与分析系统的研究４．４．２频晌函数
图４．６振动信号的自功率谱图
１．频响函数概念
单自由粘性阻尼系统时域中的运动微分方程为
ｍｘ＋ｃｘ＋ｋｘ＝们）
对上式两边进行拉普拉氏（Ｌａｐｌａｃ宅）变换，特性与初始值无关），即得拉氏域中的代数方程
（ｍｓ２＋ｃｓ＋ｋ）Ｘ（沪Ｆ（ｓ）
令
（４．Ｉ）
并设初始值为零（因为系统的
（４．２）
ＺＣｓ）＝ｍｓ２＋∞＋ｋ
它具有刚度的性质，故称为系统的动剐度。
在～定的激励力作用下，其数值与系统的响应）（（８）成反比，即具有系统振动的特性，故又称为系统的机械阻
抗【４钔，简称阻抗。
其倒数称为机械导纳，简称导纳，也称传递函数，用Ｈ（ｓ）表
基于猷ｎ＾Ｂ的振动信号采集与分祈系统的研究
４．４．３相干函数
图４．７频响函数图
１．相干函数概念
相干函数为互功率谱密度函数的模的平方馀以激励和响应缛自谱乘积所得到的商，即
巳（忌）＝
ｂ酬２＆（七）％∞
式中：＆（后）和ｓ。
（七）分别为处理得到的随机振动信号的激励信号和响应信号的自功率谱密度函数的估计；ｓ。
（后）为激励与响应信号的互功率谱密度估计．相干函数是两个随机变量在频域内相关程度的指标．对于一个随机振动系统，为了评价输入信号与输出信号的因果性，即输出信号中的频率响应中有多少是由输入信号的激励引起的，就可以用相干函数来表示．通常。
在随机振动测试中，计算出来的相干函数的值为Ｏ一１之间的实数。
越接近ｌ，说明噪声的影
基于ＩＯｆｆＬ柚的振动信号采集与分析系统的研究
响越小，频响函数的估计结果越好。
２．编程实现
作用：估计两信号间相关函劲平方的幅值。
函数调用形式：Ｃ倒＝ｃｏｈｅｒｅ化Ｍｎｆ屯Ｆｓ，ｗｉｎｄｏｗ，ｎｏｖｅｒｌａｐ）
式中：ｘ为信号的输入向量；Ｙ为信号的输出向量；ｎｆｌｔ为傅立叶变换的长度；Ｆｓ为采样频率；ｗｉｎｄｏｗ为所加的窗函数；ｎｏｖｅｒｌａｐ为向量ｘ分段时重叠的采样值：
调用上述函数进行测试得到的相干函数图如图４．８所示：
图４．８相干函数图
４．５本章小结
本章介绍了信号分析模块开发的具体方法和实现的结果，主要包括：
●重点介绍了实时数据分析实现的原理。
●简单介绍了信号的预处理——消除多项式趋势项和平滑处理。
●重点介绍了信号的时域处理方法中的滤波器的设计方法．
●对于信号的频域处理方法，主要介绍了信号的白功率谱函数、频响函数和相
干函数的基本原理及实现的方法。
５．２模态参数识别法原理
在系统的模态参数识别模块，作者编写了模态参数颓域法和时域法中的常用方法的识别程序，主要包括的方法如图５．１所示。
在系统的测试阶段，主要采用了其中的频域法中有理多项式识别法和时域法中的ＩＴＤ识别法［６３－６５】，并将两种方法的识别结果作了比较，验证了程序的可行性。
下面介绍上述两种方法的原理，其它识别法的原理请参考相关文献。
（ａ）频域识别法菜单咖时域识别法菜单
图５．１模态参数识别法
５．２．１有理多项式识别法
有理分式多项式法也称Ｌｅｖｙ法或幂多项式法．用该方法进行模态参数识别的数学模型采用频响函数的有理分析形式，由于未使用简化的模态展式，理论模型是精确的，因而有较高的识别精度。
一个多自由度粘性阻尼系统线性系统的传递函数可表示为
删＝耋去＋寺＝薹去
将式（５．７）用有理分式多项式来表示，可写成㈣＝并筹等＝器（５．７）（５．８）式中：Ｎ为模态阶数；ａｋ和６七（＿ｊ｝＝０，１，２，．．…，２＾ｒ）为待定系数，均为有理数。
令ｊｗ－－：ｓ，并且令６２，＝１，则得到频响函数：日ｃＭ＝看揣器豢瑞。