[发明专利]一种基于相位随机的瞬时小波双相干方法

说明书

技术领域

本发明属于机械系统故障诊断与控制的机械信号处理技术领域，特别涉及一种基于相位随机的瞬时小波双相干方法。

背景技术

双谱最早由Brillinger和Hinich提出应用。它作为系统响应非正态特性(系统响应的非正态特征是系统非线性的标志)识别的有效方法，被广泛的应用于地球物理、生物医电、机械工业和雷达信号等领域的信号处理。在机械领域中，当机械结构存在故障时，由于局部损伤等故障而产生的冲击将导致结构响应信号的非平稳、非正态和非线性特性。这类非平稳、非正态信号通常都存在二次相位耦合，因此，双谱与双相干方法常被应用于这类信号的处理与分析。传统双谱与双相干方法，都是基于快速傅里叶变换与短时傅里叶变换实现的，存在信号瞬时特性识别能力弱等缺陷。为克服这一缺陷，具有信号瞬时特性识别能力的小波双谱与双相干方法被提出并广泛应用。这种方法结合了双谱与双相干方法高效的非线性特性检测能力优点和连续小波变换对信号瞬时特征识别能力的优点，因而在实际应用中能够获得更为高效、客观的检测结果。

通常，计算信号的小波双谱和双相干都包含以下步骤，首先，将待分析信号划分为N个等时间(设时间间隔为T)的数据段，然后，对各数据段进行小波双谱与双相干的计算，最后，将每段的计算结果求和取均值作为最终的计算结果。当信号本身的相干时间相对于所取的时间间隔T较短时，每一数据段的相位成分是相互独立的。然而，对于大多数的机械信号，通常都具有比较长的相干时间，因此，通过简单的划分数据段来计算小波双谱与双相干的方法会导致谱图上虚假的二次相位调制结果。同时，当信号在相同的双频率上同时存在二次相位耦合和非二次相位耦合信息时，传统的小波双谱与双相干计算方法不能有效识别。以上问题都会大幅降低计算结果的准确性。因此，迫切需要一种更加有效的技术以提高检测的准确性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于相位随机的瞬时小波双相干方法，在计算小波双相干时同时考虑其幅值与相位信息，避免了传统方法准确性低的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于相位随机的瞬时小波双相干方法，包括以下步骤：

步骤一：选择用于连续小波变换的母小波函数，在对机械信号中的非平稳信号进行检测时，母小波采用公式(1)所示的Morlet小波，

ψ(t)=e-σ2t2e-i2πft]]>(1)

其中：σ---衰减因子；

f---Morlet母小波的频率；

步骤二：采用公式(2)对待分析信号作连续小波变换，获得信号的时频域表达形式：