消除梳状谱噪声对振动能级影响的方法

摘要

本发明公开了一种消除梳状谱噪声对振动能级影响的方法，用于解决现有消除梳状谱噪声的方法实用性差的技术问题。技术方案是首先确定相关技术参数，然后以Fourier核函数为基函数构造对应的带通滤波器。再通过添加频移因子得到满足要求的梳状带阻滤波器。随后将原始信号的功率谱和构造出的梳状带阻滤波器相结合，在频域下滤除原始信号中的周期性干扰成分。根据滤波后的频谱幅值，计算得到功率谱密度，最终利用功率谱密度值按频段计算出1/3倍频程谱。该方法能滤除等间隔分布的干扰信号，在频域下直接计算振动能级。并通过修正因干扰噪声导致的振动能级误报，避免因振动误报带来的重复试验，有利于缩短试验周期，实用性强。

主权项

一种消除梳状谱噪声对振动能级影响的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，设原始信号为x(t)，0＜t＜T；首先在时间段[0,T]内对x(t)进行傅里叶变换，得到对应的频域分布曲线X(ω)，$X\left(\omega \right)={\int }_0^{T}x\left(t\right)e^{-\mathrm{j\omega t}}\mathrm{dt}---\left(1\right)$步骤2，观察频谱中是否存在梳状噪声谱线分布；若存在，根据频谱分布确定出周期性噪声谱线的中心频率以及间隔宽度，确定滤波器的中心频率f_c和滤波器的带宽B；步骤3，以Fourier核函数为基函数构造幅值为1的平顶带通滤波器s(t)，$s\left(t\right)=\frac{\sin {\omega }_{0}t}{\mathrm{\pi t}}---\left(2\right)$其中，ω₀≥0表示所构造带通滤波器的截止频率；s(t)对应的频域分布特性为$S\left(\omega \right)=\left\{\begin{array}{c}1,\left|\omega \right|\le {\omega }_0\\ 0,\omega >{\omega }_0,\omega <-{\omega }_0\end{array}\right.---\left(3\right)$通过设置频移因子构造出由多个带通滤波器组成的基于Fourier基函数的梳状滤波器；若要构造基频为f_b，带宽为2ω₀的梳状滤波器h_b(t)，则通过设置频移因得到：$h_b\left(t\right)=\frac{\sin {\omega }_{0}t}{\mathrm{\pi t}}\times {\Sigma }_{k=1}^n\exp \left(j2\mathrm{\pi k}{f}_{b}t\right)---\left(4\right)$h_b(t)只能通过频率为f_b及其倍频的梳状带通滤波器；频率f_a范围内构造的通频带通滤波器h_a(t)，$h_a\left(t\right)=\frac{\sin 2\pi (f_a/2)t}{\mathrm{\pi t}}\times \exp \left(j2\mathrm{\pi k}{f}_{a}t\right)---\left(5\right)$将构造得到的h_a(t)与h_b(t)，进行Fourier变换得到H_a(ω)与H_b(ω)；根据Fourier变换的特性可知，梳状滤波器H_c(ω)＝H_a(ω)‑H_b(ω)将仅对f_b及其倍频产生带阻特性，而对其余频率成分具有带通特性；步骤4，根据时域卷积等效于频域相乘的原理，梳状滤波后的信号频谱W(ω)由W(ω)＝X(ω)×H_c(ω)计算得到；步骤5，根据频谱W(ω)计算得到功率谱密度G(ω)$G\left(\omega \right)=\frac{2}{T}{\left|W\left(\omega \right)\right|}^2---\left(6\right)$由此得到，在以f_c为中心频率的第h个频段[f_l,f_u]内，功率谱数据的平均值为$a_h=\frac{G\left(\omega \right)}{n}---\left(7\right)$式中，n为频段内谱线个数；中心频率f_c取自国际标准化组织ISO的推荐值，频段上下限f_l和f_u应满足以下关系$\left\{\begin{array}{c}{f}_c=\sqrt{f_u·f_l}\\ f_u/f_l=2^{1/3}\end{array}\right.---\left(8\right)$若以a₀为零分贝基准值，则a_h的能级表示为L_h＝20log(a_h/a₀)   (9)。