[发明专利]一种面向无线振动速度传感器的中低频频谱矫正方法

权利要求书

1.一种面向无线振动速度传感器的中低频频谱矫正方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、利用有线振动传感器采集加速度信号Xa，作为对照组比较；

b、利用无线传感器采集得到分辨率较高的速度信号Y，对速度信号利用求导算法求得加速度信号Ya；以采集到的速度离散信号作为函数值，利用差分代替微分，将连续变化的变量离散化，得到微分方程的差分形式，并对差分方程进行求解得到加速度信号；

c、利用稀疏性解卷积方法对加速度信号Ya的频域卷积效应进行高精度矫正；

d、利用改善窗函数频谱的方法解决解卷积带来的频谱偏移问题；

e、利用最小二乘原理和补全无线采样间隔的能量系数方法解决带来的幅值失真问题，得到矫正后的信号Ya3；

f、将原始信号与矫正后的信号作对比，验证一种面向无线震动速度传感器的中低频频谱矫正方法的有效性。

2.根据权利要求1所述的一种面向无线振动速度传感器的中低频频谱矫正方法，其特征在于：所述步骤c中利用稀疏性解卷积方法对加速度信号Ya的频域卷积效应进行矫正的过程为：对由于无线采样窗函数所带来的频谱卷积效应而造成的能量泄露问题，通过利用矩形窗模拟无线采样窗函数特点，计算窗函数频谱，同时对利用快速傅里叶变换得到信号频谱进行稀疏性解卷积，以消除频域卷积效应带来的能量泄露。

3.根据权利要求1所述的一种面向无线振动速度传感器的中低频频谱矫正方法，其特征在于：所述步骤d中利用改善窗函数频谱的方法解决解卷积带来的频谱偏移问题的过程为：对矩形窗做频谱分析得到的复数序列(总长为2N)进行反对称操作，取前N个点进行分析并对幅值进行乘以2/N，然后将改进后的窗函数频谱与原信号频谱进行解卷积，得到矫正后的加速度信号Ya2。

4.根据权利要求1所述的一种面向无线振动速度传感器的中低频频谱矫正方法，其特征在于：所述步骤e中利用最小二乘原理和补全无线采样间隔的能量系数方法解决带来的幅值失真问题的过程为：计算幅值矫正矩阵，首先利用最小二乘原理，以加速度信号Ya为基准，计算拟合值与真值的最小平方和，得到一个系数矩阵从而对矫正信号的主频所对应的复数序列的幅值进行矫正，然后利用采集的时域信号能量分布情况，预测补全无线采样间隔中的所需能量，计算全频域幅值矫正矩阵，与上述矫正后的矫正信号相乘得到幅值矫正后的加速度信号序列。

5.根据权利要求1所述的一种面向无线振动速度传感器的中低频频谱矫正方法，其特征在于：所述步骤b无线传感器以2.56KHz采样率，每次采集1s，采样间隔400s，共采集三次得到样本数据速度信号Y。

6.根据权利要求1所述的一种面向无线振动速度传感器的中低频频谱矫正方法，其特征在于：所述步骤b中的微分方程的差分形式，具体可以使用Matlab中的diff函数实现，其数学解释为：

可以得到初始加速度信号Ya1。

7.根据权利要求4所述的一种面向无线振动速度传感器的中低频频谱矫正方法，其特征在于：计算Ya2与Ya的误差平方和最小的幅值矫正系数矩阵A：

8.根据权利要求1所述的一种面向无线振动速度传感器的中低频频谱矫正方法，其特征在于：利用采集的时域信号能量分布情况，补全无线采样间隔中的能量，根据无线采样时间长度与原始信号时间长度的比值确定幅值误差百分比，实际采样的能量占据总能量的3/1000，计算幅值矫正矩阵B，与矫正后的矫正信号相乘得到幅值矫正后的加速度信号，即：Ya3＝Ya2*A*B。