振动检测仪中自由衰减振动信号频谱校正的研究

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无损检测是工业发展必不可少的有效工具,随着无损检测技术应用与推广,其中振动信号分析法是当前应用最广泛的技术之一,可以用于机械设备故障检测、电子对抗、图像处理等许多领域的生产实践中。  本文在认真学习和深入分析数字信号处理器(DSP)的理论基础上,对以DSP为核心的振动探伤仪提出了一种新的改进方案。首先,基于振动探伤仪的实时性要求,本文提出利用CCS2.2(CodeComposerStudio)自带的DSPLIB库中的FFT函数对接收到的信号进行傅里叶变换处理。由于DSPLIB库是优化后的汇编程序,C语言对其可调用编程,且其兼容性强、计算速度快,要比单纯的C语言程序或单纯的汇编好的多,这就提高了振动探伤仪的灵敏性。系统用液晶显示器作为人机交换的平台,提供了良好的界面,与键盘和光电旋钮配合使用,使系统更便于操作与控制。  由于频谱泄露与栅栏效应引起频谱幅值的失真,本文在分析加窗后信号频谱产生的幅值误差的基础上,依据各窗函数的幅值恢.复系数的原则,系统地比较了四种窗函数的幅值误差,本文利用双窗函数法及幅值恢复法来改善频谱的幅值。由于实际工程应用不可避免地对信号产生干扰,本文利用小波包对自由衰减振动信号消噪,由仿真结果可以看出,小波包消噪效果很明显。  由于自由衰减振动信号是具有连续频率成分的信号,而目前对这类信号频谱校正研究还不深入。为了提高振动探伤仪的频谱估计的精度,在分析频谱细化的基础上,本文提出一种对自由衰减振动信号的频率进行估计的方法:先对信号进行FFT变换,并对信号频谱的峰值定位;然后,借助峰值及其临近的、且取得极大值的3个频率点上的频谱数值,利用高斯拟合法来逼近这4个点上的谱线真值,由此得到拟合曲线的参数,找出更为精确的峰值,利用两次拟合得到的曲线峰值计算阻尼比。仿真分析及工程试验结果都表明该方法可以有效地提高检测精度,而且计算量相对较小。
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