[发明专利]一种非平稳信号的频率检测方法和存储介质

说明书

本发明提供了一种非平稳信号的频率检测方法和存储介质，所述检测方法根据所述非平稳信号的峭度大小选择短时傅里叶变换的窗函数，同时引入了多重同步压缩变换和数据融合方式来提高时频变换结果的能量集中度和频率分辨度，进而通过脊线提取算法可以实现精确的非平稳信号的频率检测。

技术领域

本发明属于信号频率检测技术领域，具体是涉及到一种非平稳信号的频率检测方法和存储介质。

背景技术

诸如水轮发电机组等设备中的非平稳信号(如大轴的振动信号)的频谱可能会随着所述设备发生故障(机械部件连接松动或脱落、各部件之间发生非正常摩擦、部件安装位置不够精准等)而有所变化，因此我们通常需要检测这些设备的非平稳信号的频率，以根据所述频率的频谱变化来判断所述设备的故障状态。

时频分析方法在非平稳信号的频率检测技术领域被广泛运用，通过时频分析方法对非平稳信号进行分析得到它的时频表示结果，即可得到非平稳信号的各频率成分及其随时间变化趋势，然后通过脊线提取算法就可以检测出非平稳信号的频率。

然而，现有的时频分析方法中，在对非平稳信号进行短时傅里叶变换时，窗函数的选择使得时频变换结果的能量聚集性不高，给后续的频率测量带来很大误差，此外，现有的时频分析方法是直接在传统的线性时频变换的结果上实现频率检测，非平稳信号的瞬时频率的能量分布比较分散，检测精准度低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种非平稳信号的频率检测方法和存储介质，以解决现有非平稳信号的频率检测精准度低的问题。

一种非平稳信号的频率检测方法，包括：

计算所述非平稳信号的峭度，

根据所述峭度的大小选择窗函数的类型，

分别用多个不同长度的所述窗函数对所述非平稳信号进行加窗短时傅里叶变换，以分别获得多个加窗短时傅里叶变换表示，

对多个所述加窗短时傅里叶变换结果进行融合，以获得所述非平稳信号的时频分析结果，

根据所述时频分析结果进行计算，以获得所述非平稳信号的频率随时间变化的曲线作为检测结果。

优选地，在计算所述非平稳信号的峭度之前还包括：先将所述非平稳信号中的直流成分和高频成分过滤掉，所述非平稳信号为振动信号。

优选地，所述的频率检测方法还包括：在将多个所述加窗短时傅里叶变换表示进行所述融合之前，采用所述多重匹配同步压缩变换算法对多个所述加窗短时傅里叶变换表示分别进行多次算法迭代，得到得到多个优化的所述加窗短时傅里叶变换表示，

对多个优化的所述加窗短时傅里叶变换表示进行加权平均，以获得加权平均值作为所述时频分析结果。

优选地，采用脊线提取算法对所述时频分析结果进行计算。

优选地，将所述非平稳信号中的直流成分和高频成分过滤掉的步骤包括：

在采集所述非平稳信号后，对所述非平稳信号进行去均值操作，以过滤掉所述非稳定信号中的直流成分，

通过一个截止频率为预设频率的低通滤波器过滤掉所述非稳定信号的高频成分。

优选地，当所述峭度的值小于3时，选择长度为N的布莱克曼窗进行一次卷积后的序列作为所述短时傅里叶变换的窗函数，

当所述峭度的值大于或等于3时，选择长度为N的汉宁窗和长度为N的汉宁窗进行卷积后的序列作为短时傅里叶变换的窗函数。

优选地，分别用长度为N和2N的所述窗函数对所述非平稳信号进行加窗短时傅里叶变换，以获得两个所述加窗短时傅里叶变换表示。