现代谱分析在识别脉动信号中的应用

功率谱密度被广泛地应用于分析平稳时间序列，随着现代谱分析技术的发展，经典谱分析技术的缺点得到解决。本文对现代谱分析技术的特点作了论述，利用最大熵谱法分辨率高，特别适用于短数据序列及低信噪比弱信号的特点。通过对几组实测的地脉动响应数据的对比分析，获得了信号的功率话密度（PSD），借助PSD识别出结构的模态频率，而用经典谱方法无法获得。     

齿轮故障诊断技术的研究

本文总结了我们多年来对齿轮故障诊断的研究工作。论述了故障齿轮振动信号的数学模型;论证了齿轮故障诊断的新方法:细化复包络分析、宽带解调技术、三阶谱分析、相关谱分析和最大熵谱分析,并列举了实例。 细化复包络谱是将细化技术应用到复包络谱上,可以提高频率分辨力。理论分析与计算机模拟表明,宽带解调技术具有很高的信噪比。三阶谱与相关谱对某些故障的分析很有效。理论分析表明,对调相信号的最大熵谱估计是有偏估计,文中还给出了线性调相与线性调频两种情况下的偏移量。     

讯号在频率域的实时处理

一以往谱分析技术的局限性实时谱分析仪测定频谱的分析速度比以往的一般分析仪要快数百倍,使用这种系统可以立即知道有关振动、噪声以及其它数据的频率分布;从频谱的变化分析结构的动态特性,或根据固有频率查明振源和噪声源的位置等等。以往的扫描滤波器型分析仪,是根据频率变换技术使中心频率偏移、由单一带通滤波器组成、一次只能分析一个频带域的分析仪,往往由外部给出滤波器的中心频率并使它和调谐频率一致,其原理如图1。这种分析仪,影响谱分析时间的重要参数是扫描滤波器的     

大型火箭发射时发动机噪声预示方法研究

用发动机等效出口直径做为特征尺寸,并假设出口参数相同(实际上,对同一类型火箭发动机,出口参数很相似)。用出口直径对观测点位置进行规一化,用出口直径和推力对声压级规一化,考虑到在声传播过程中,大气衰减与频率的二次方成比例,高频声波比低频声波衰减快,在喷口附近频谱的谱峰频率较高,在远离喷口处,谱峰频率移向低频,实测结果也是如此,因此引出了一个规一化谱形修正因子,连同出口直径一起对频率进行规一化。最后由‘数据’火箭的实测数据得到了三条曲线。对误差做了分析,并对部分误差提出了修正方法。可给出新火箭任一位置的总声压级和三分之一倍频程频谱。     

超大型冷却塔施工全过程风荷载频域特性分析

以国内在建世界最高220 m超大型冷却塔为对象,基于大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法获得施工全过程冷却塔周围流场和风荷载时程,并将成塔风压分布结果与规范及实测曲线进行对比验证了数值模拟的有效性。在此基础上,对比分析了施工全过程塔筒平均与脉动风压根方差分布特性,系统对比研究了施工全过程风荷载频域特性,主要包括:典型测点风压功率谱特性、升/阻力系数功率谱、典型测点间环向相干性和升/阻力系数竖向相干性,并基于最小二乘法拟合给出随高度变化的典型测点功率谱计算公式。研究表明,施工期与成塔的脉动风荷载能量均集中在低频区,其中塔筒中部脉动风荷载在低频区能量较其他位置弱,随着施工高度的增加:脉动风荷载和层阻力系数功率谱密度函数均呈先减小后增大的趋势,升力系数功率谱在塔筒中下部谱值较大而上部较小,测点脉动风荷载环向相干性以及升/阻力系数竖向相干性均逐渐减弱。主要结论可供此类大型冷却塔施工期设计风荷载取值参考。     

HP5420A数字信号分析器性能和应用

HP5420A数字信号分析器是典型的双通道低频频谱和传递函数分析器。因为它能展示低频振荡情况,所以广泛地使用在机械结构、噪声、振动、控制系统、声学、相位噪声等电气和物理现象方面的分析。这个双通道分析器,分析频率范围从直流到25KHZ,分辨率可达40μHz;具有75dB的动态范围和不大于0.1dB的幅度不均匀度。它能做到瞬态采集和时间平均,自相关和互相关,直方图、线谱、自谱和互谱,传递函数和相干函数,以及冲击响应等功能的测量。被测信号可以是正弦、随机、瞬态和脉冲类型。内设工程单位标定器和供随机振动激励用的噪声发生器。测量结果显示在具有数字注解的、双迹高分辨率的HP1332A型阴极射线示波管     

基于频域法的随机振动载荷下飞机结构疲劳分析

针对飞机结构疲劳特性,提出了基于频率域信息的随机载荷历程——功率谱密度函数(Power speetraldensity,PSD)估算结构振动疲劳的一种新的计算方法。首先对结构进行频率响应计算,得到结构的传递函数;将此传递函数与输入的功率谱相乘,获得结构的应力功率谱密度;再结合材料参数,选择合适的疲劳损伤模型,利用频域方法计算结构的疲劳强度。对某型飞机机翼,采用本文方法,应用有限元分析(Finite element analysis,FEA)获得了应力响应功率谱密度函数,并对机翼在随机振动载荷下的强度特性进行了模拟与分析,给出了分析结果。     

冲击谱计算中的采样频率问题

一、前言正如许多资料所指出的,在用数字法分析冲击谱时,模数变换器的量化误差和计算机的舍入误差通常是不重要的。如果我们暂且不管计算冲击谱所选用数值方法本身的误差,那末剩下的就是与采样频率有密切关系的峰值检测误差和频率混淆了。作为冲击谱分析中的主要误差来源,有许多资料对这两个误差进行过讨论,资料[1]中列出了这方面的资料目录。     

浦东地区近地强风特性观测研究

20 0 0年 8月当“派比安”和“杰拉华”台风接近上海时 ,浦东气象局的 1 0m高度极值风速记录超过 2 4m/s,笔者用超声风速仪在离地 2 0m高处采集到近 2 0h的三维强风样本。经过对实测风速数据的分析 ,得到了平均风速和风向、阵风因子、湍流度、湍流积分长度、摩阻速度以及湍流功率谱密度函数等强风特性 ,分析结果表明 :近地强风的湍流度和阵风因子较高 ,湍流积分长度约在 80m左右 ,水平 (纵向和横向 )湍流功率谱密度函数与Simiu谱基本一致 ,但垂直湍流功率谱与Panofsky谱相差较大。     

6°攻角尖锥高超声速边界层高频不稳定波实验研究

边界层转捩对高超声速飞行器的气动力和气动热设计有重要影响。横流失稳通常是三维边界层转捩的主导因素,而在噪声环境下,第二模态不稳定波的影响也不容忽视。为深入理解带攻角情况下高超声速边界层的转捩机理,在Mach 6 Ludwieg管风洞中采用聚焦激光差分干涉仪（Focused Laser Differential Interferometer, FLDI）和高频压力脉动传感器（PCB）对6°攻角尖锥进行了边界层稳定性实验研究。实验结果显示,在尖锥边界层的不同周向位置存在高频不稳定波。通过功率谱分析和双谱分析,得到该不稳定波沿母线的变化情况以及该高频不稳定波与低频信号（20～40 kHz）之间存在的非线性相互作用。     

轨道随机不平顺对车辆／轨道系统横向振动的影响

基于车辆－轨道耦合动力学理论，建立了车辆－轨道垂横耦合模型，利用时域数值积分法在时域仿真得到耦合系统的横向随机振动响应，再用周期图法估计出车辆、轨道横向随机响应功率谱密度，利用谱分析详细研究了轨道高低、水平、方向和轨距不平顺对车辆、轨道横向随机振动的影响。结果表明，车辆及轮轨横向表现为低频振动，主要受轨道方向和水平不平顺影响；钢轨和轨枕的横向振动频率分布很广，其低频段主要受轨道方向和水平不平顺影响，而高频段的振动主要由轨面垂向短波不平顺激发。     

用最大熵谱法估计大气湍流谱

最大熵谱分析方法是一种非线性的新的谱分析方法。其基本原理可浅近地解释为:对一个所考虑的时间系列,它的前 m 个自相关系数已知,要求构造其后的自相关系数,但不损失系列的熵即不损失其信息。实际的处理过程是:用自回归方法在最小二乘原则下对系列作最佳拟合,然后求拟合系列的理论谱。最大熵谱法不要求对原始系列的滤波和对粗谱的平滑整理。本文从实际应用的角度,简述了该方法的过程,介绍了编程计算的方法和步骤,并结合实例计算了几组大气湍流谱。文章认为最大熵谱分析方法是一种值得推广应用的优秀的谱分析方法。     

双圆柱斜向排列时旋涡脱落频率的实验研究

本研究用热线风速仪测量了斜向排列双圆柱的尾迹,并分析了尾迹中某些特征点上的速度频谱,从旋涡脱落频率的规律来研究双圆柱绕流相互之间的干扰。当两圆柱间距较远时,速度振荡的频率与单圆柱卡门涡街的频率相接近,随着两圆柱间距的接近,前、后圆柱各有其不同的旋涡脱落频率,且都不同于单圆柱旋涡脱落的频率。特别是当两圆柱处于某一相对位置时,出现双峰值的功率谱,其中一个峰值的频率大大地高于另一个峰值对应的频率,而且这两个峰值谁主谁副是不确定的,呈现出不稳定流动的特性。     

贴壁方柱湍流场TR-PIV实验研究

采用时变粒子图像速度场测试技术(TR-PIV),对低速循环水槽中贴壁二维方柱绕流湍流场进行了细致的测量.通过对实验得到的30000个连续瞬态速度场进行分析,得到了时均速度场和流线图谱,以及流向、法向速度分量的脉动强度场和涡量场.此外,对脉动速度时序信号进行谱分析,得到了流场中低频大尺度相干结构脱落频率.通过对瞬态速度场的分析,揭示了贴壁方柱绕流的旋涡脱落及其发展过程.     

旋翼与紊流场干扰噪声计算

本文给出了旋翼与紊流场相互作用产生噪声的理论计算方法。该方法从翼型段在紊流场中作直线运动时的噪声计算分析出发，由理论分析推广到旋翼旋转运动的情况，其中考虑了桨叶上非定常载荷的弦向及展向的非紧致性，叶－叶载荷之间的相关，特别是考虑了由旋翼运动造成的素流场畸变所引起的非各向同性和非均匀性。本文计算了一架模型直升机在＂准悬停＂状态下紊流场的畸变以及相应的干扰噪声谱，并对考虑畸变与非畸变、均匀畸变与非均匀畸变的结果作了比较。结果表明，紊流场的收缩畸变对干扰噪声有显著影响，并对此给出了合理的解释。     

振动分析和数据处理现状

过去,1955～1960年间,振动测量及数据处理是用普通的振动计和电磁示波器作的。用数据记录器记录数据是比较少见的。当时,在理论上人们虽然已经知道可以运用机被阻抗技术、相关分析、功率谱分析技术进行振动分析是很有效的,但是要把它用到实际中去,还存在许多问题.     

用于光纤数字通信系统的三种线路码

本文叙述了一种用于高速光纤数字通信系统中的DmBlM码,并与使用较为广泛的mBnB码和mBlC码作比较。mBnB码的功率谱形状较好,但它存在误码增殖。在高速系统中受器件限制会进一步产生误码,并且随字长增加码变换电路亦将复杂化,而mBlC码某种程度上克服了这些不足。mBlC码的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。当信息码佳号率不为1/2时会出现线状谱,它是产生相位抖动的原因,但它没有误码增殖。mBlC码的电路设计比mBnB简单。 本文着重研讨了DmBlm码。无论信息码传号率为何值,经码型变换后,该种码型传号率均为1/2,以致离散谱线为0,故不会产生相位抖动。由于该种码型功率谱计算较为烦杂,本文给出了用计算机快速相关计算方法获得DmBlM码的功率谱估值。实测所得该种码型功率谱与理论分析亦是一致的。     

菜园坝长江大桥主拱节段风洞试验及分析

中承式拱桥属于柔性空间结构,主拱上承受的脉动风荷载相互干扰.以重庆菜园坝长江大桥为研究对象,进行了湍流下的主拱单拱及双拱节段模型风洞试验.对模型表面脉动压力的功率谱、相关系数、水平和竖向相干函数进行了细致分析,讨论了双拱间距宽度比对脉动压力频域特性的影响.当间距宽度比大于5时,后拱风荷载受到前拱的干扰作用.当两拱间距宽度比小于5时,前后拱风荷载特性类似于组合截面.随间距宽度比变小,主拱涡脱落折算频率和压力功率谱逐渐增大,前后拱迎风面和背风面的相关系数及相干系数均逐步降低.     

大气边界层风速竖向相干函数实验研究

采用尖劈、格栅和粗糙元组合的被动湍流发生装置在TJ-2风洞中模拟了大气边界层流场,测量了模拟流场的平均风速剖面,湍流度剖面,湍流积分尺度和脉动风速功率谱等风场特性参数,重点分析了风速的竖向空间相干曲线.针对风速竖向空间相干曲线存在低频"掉头"的现象,给出了修正的指数衰减函数来进行拟合,完善了用传统的简化指数衰减函数来进行拟合时在低频处的不足,结果表明:笔者给出的风速竖向空间相干函数拟合效果更好.     

封闭空腔声学特性研究

研究封闭空腔结构在声激励下出现的流固耦合问题,难点和关键点是弄清封闭空腔的声学特性。建立封闭空腔的有限元模型,根据空气的物理特性和空气中的音速,计算得到封闭空腔的声学固有频率;试验采用点声源装置、随机信号激励,采集时域数据进行功率谱分析,由频谱图得到共振频率,即封闭空腔的声学固有频率。比较并分析试验值与计算值,二者相吻合,对于轴向声学频率,有限元计算相对准确。