现代汽车振动与噪声分析技术课件第4章.pptx

1、同济大学汽车学院Tongji Auto汽车振动与噪声分析技术第4章 数字信号处理与分析靳 畅Tongji Auto4.1 频谱分析4.1.1 数字信号处理若干正弦波所合成，每一正弦分量各有其一定的频率和幅值。傅里叶变换（FT）2()()jftxSfx t edt2()()jftxx tSf edf离散傅里叶变换（DFT）Tongji Auto4.1 频谱分析4.1.1 数字信号处理若干正弦波所合成，每一正弦分量各有其一定的频率和幅值。快速傅里叶变换（FFT）Tongji Auto4.1 频谱分析4.1.1 数字信号处理若干正弦波所合成，每一正弦分量各有其一定的频率和幅值。平均Tongji Au

2、to4.1 频谱分析4.1.2 频率混叠与抗混滤波频率混叠与抗混滤波若干正弦波所合成，每一正弦分量各有其一定的频率和幅值。2smffTongji Auto4.1 频谱分析4.1.3 泄漏与加窗泄漏与加窗若干正弦波所合成，每一正弦分量各有其一定的频率和幅值。由于边缘的不连续性，使得能量从本来的谱线处显著地泄漏至相邻频域。1加窗处理Tongji Auto4.1 频谱分析4.1.3 泄漏与加窗泄漏与加窗若干正弦波所合成，每一正弦分量各有其一定的频率和幅值。1加窗处理窗类型窗类型最高旁瓣最高旁瓣/dB旁瓣衰减旁瓣衰减/dB/每十个每十个有效噪声带宽有效噪声带宽/最大幅值误差最大幅值误差/dB矩形窗矩形

3、窗-13-201.003.9汉宁窗汉宁窗-32-601.501.4凯赛窗凯赛窗-69-201.801.0平顶窗平顶窗-9303.430.01fTongji Auto4.2 时频域基本函数4.2.1 时域基本函数时域基本函数1.自相关函数1()lim()()xxTTRx t x tdtT周期信号的自相关函数也是周期函数，且其周期就等于信号波形本身的周期。2互相关函数1()lim()()xyTTRx t y tdtT互相关作为时延的函数，表征两个信号之间的相似性。Tongji Auto4.2 时频域基本函数4.2.2 频域基本函数频域基本函数1频谱2自功率谱0,1()(),0,1kNx kF x

4、nnN10()(),0,1Mmmx kAxkkN1*0()()(),0,1MxxmmmSkAXkXkkNTongji Auto4.2 时频域基本函数4.2.2 频域基本函数频域基本函数3互功率谱4相干函数1*0()()(),0,1MxymmmSkAXkYkkN互功率谱蕴涵有两个信号之间在幅值和相位上的相互关系信息。可以指示输入和输出二者中占优势的信号幅值。)()()()(22kSkSkSkjjiiijoij)()(1)(!2kSkSkyynyyyxTongji Auto4.2 时频域基本函数4.2.2 频域基本函数频域基本函数5主分量谱6频率响应函数表示线性时不变系统输入和输出的频域关系 ()

5、()()()HHHxxxxX kUX kX kUX kUUISUSU主分量就是信号组中能观察的主要独立源。Tongji Auto4.2 时频域基本函数4.2.2 频域基本函数频域基本函数6频率响应函数H1估计1()()()yxxxSkH kSkTongji Auto4.2 时频域基本函数4.2.2 频域基本函数频域基本函数6频率响应函数H2估计2()()()yyyxSkHkSkTongji Auto4.2 时频域基本函数4.2.2 频域基本函数频域基本函数6频率响应函数Hv估计xxxyxxyyxyySSSSS Tongji Auto4.2 时频域基本函数4.2.2 频域基本函数频域基本函数7脉

6、冲响应函数代表线性系统输入输出之间在时域上的关系1()()h tFH kTongji Auto4.2 时频域基本函数4.2.3 复合函数复合函数1.总量级（Overall）描述测量信号的总能量随参数（转速、时间，）变化的演变。频基总量级计算22121222kokiiAARMSA2.频率切片描述瀑布图数据中在规定频带内测量信号的能量随参数（转速、时间.）的变化。Tongji Auto4.2 时频域基本函数4.2.3 复合函数复合函数3.阶次切片转速的倍频称为阶次。它是信号频率与转速（rpm）之间的比例系数60O rpmf60O rpmf Tongji Auto4.3 时频分析4.3.1 概述概述

7、1.短时傅里叶变换（STFT）时频分析方法将信号表述成时间和频率的二元函数。其目地是发现信号能量在时间局域和频率局域上的分布。4.3.2 线性时频分析线性时频分析*1(,)()()2j tSTFTes t g tdt 对整个时域信号总是用同一宽度的时窗去分析，从而保持固定不变的频率分辨率必须在频率分辨率和时间分辨率之间做出权衡。Tongji Auto4.3 时频分析4.3.1 概述概述2.小波（Wavelet）分析时频分析方法将信号表述成时间和频率的二元函数。其目地是发现信号能量在时间局域和频率局域上的分布。4.3.2 线性时频分析线性时频分析 1(,)()()tCWT a tshdaa频率分

8、辨率和时间分辨率均允许变化，即可实现多分辨率的分析。Tongji Auto4.4 重采样1.整数倍降采样将已经按特定频率采样的信号，转换为不同频率的采样4.4.1 固定重采样固定重采样Tongji Auto4.4 重采样2.整数倍升采样将已经按特定频率采样的信号，转换为不同频率的采样4.4.1 固定重采样固定重采样Tongji Auto4.4 重采样3.分数比率重采样将已经按特定频率采样的信号，转换为不同频率的采样4.4.1 固定重采样固定重采样Tongji Auto4.4 重采样4.任意采样率将已经按特定频率采样的信号，转换为不同频率的采样4.4.1 固定重采样固定重采样10010lg(80(%)RSDRcutoff inTongji Auto4.4 重采样从不同“域”考察信号特征为目的，对信号进行重采样。在汽车试验领域，一个熟知的应用，就是以发动机某一旋转部件的转速测量为基础，提取发动机振动信号中与“阶次”相关联的现象。4.4.2 自适应重采样自适应重采样 minminssdrpmdtFF