文档介绍：Π
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第 15 卷第 1 期振动工程学报 V o l. 15 N o. 1
2002 年 3 月 Jou rnal of V ib ration Engineering M ar. 2002
基于梳状小波的旋转机械振动信号
降噪方法的研究
2 2 徐敏强王日新张嘉钟2 2
(哈尔滨工业大学航天工程与力学系哈尔滨, 150001)
摘要通过对小波变换降噪性能的研究, 针对旋转机械振动信号数据采集的特点, 提出了一种在旋转机械振动
信号处理中, 利用梳状小波进行降噪的方法。该方法利用梳状小波生成的梳状滤波器对旋转机械振动信号进行降
噪处理。通过仿真计算, 对该方法进行了检验, 并与线性平均法进行了比较, 得到了很好的结果。
关键词: 振动信号; 噪声控制; 梳状小波
中图分类号: T P206; TN 911. 7
在实际工程中, 经常遇到混有随机噪声的确定面将讨论这样的滤波器组需满足什么样的条件才能
性信号。在某些情况下噪声干扰甚至大于实际的真够用其对信号进行降噪。
实信号。如何从大量噪声干扰中提取出有规律的信因为对于基本小波, 其对应的正交共轭滤波器
号, 是从事动态信号测试和设备故障诊断方面研究为低通滤波器, 归一化后其周期为 2 , 而由其所构
的人们近年来致力于解决的问题。目前比较常用的造的梳状滤波器则为一带通滤波器, 且中心频率为
对均匀分布或高斯分布随机噪声进行降噪的方法是Ξ f s
m = m (m = 0, 1, ⋯, (M - 1) 2) (1)
时间平均法。该方法的优点是计算简单, 缺点是需要 M
对大量的数据进行处理, 且对采集的数据有一定的式中 M 为一正奇数, f s 为信号采样频率。
要求。文[1 ]中证明了线性平均的过程实际在频域中而梳状滤波器的带宽 m 与小波变换尺度的
即为一个梳状滤波的过程。而随着小波理论的出现, 关系为
j+ 1
利用小波变换对信号进行降噪也是目前比较常用的 m = f s 2 (j = 1, 2, ⋯) (2)
方法, 本文通过对小波变换降噪性能的研究, 提出了式中 f s 为采样频率。
一种在旋转机械振动信号中利用梳状小波进行降噪下面证明对于旋转机械振动信号, 可以利用所
的方法, 并通过仿真计算, 与线性平均法的结果进行构造的梳状滤波器进行降噪。
了比较。因为在时间平均法中所要求的触发信号, 实际
上在旋转机械中即为键相位信号(该条件在利用时
1 基于梳状小波降噪方法的基本原理间平均法时也必须满足) , 由此对于振动信号采集的
信号采样频率可以取为信号工频的整数倍, 设采样
根据文[1 ]的分析, 时间平均法在频域中实际上频率满足下面的关系
是一个将信号通过梳状滤波器的过程。由此可以想
f s = kf 0 (3)
到如果采用一种满足一定条件的梳状滤波器对一
, 式中 f 0 为信号工频, k 为一正整数。
组信号进行处理, 应该就可以达到时间平均的效果。这样, 对于所构造的梳状滤波器, 式(1) 中要求
但这样处理时, 只需要处理一组数据, 因而可以大大其第一阶带通滤波器(m = 1) 中心频率位于频域中
减少处理的时间。另外, 由于时间平