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一种新的小波变换在内燃机噪声信号分析中的应用
景国玺,郝志勇,徐红梅,郭磊
浙江大学 机械与能源工程学院
E-mail:okjgx@163.com
中文摘要:
本文提出了一种连续小波变换的新算法——均频小波变换,运用均频小波变换对信号分
析,信号各频率成分在时频窗口纵坐标中近似线性分布,可直接分析信号的时频分布特性,是
许多领域中信号时频分析的新手段。本文对某四缸柴油机噪声信号利用不同的小波进行了均频
小波变换分析,结果与傅立叶变换频谱分析结果相当吻合,证明了均频小波变换是信号时频分
析的一种有效手段。
关键词:均频小波变换; 信号处理;内燃机;噪声信号
[1]
燃机是内燃机车,汽车,轮船内燃电站等动力装置的主要振动源和噪声源 ,近年来国际
社会对振动噪声控制的要求日益严格,使内燃机的振动问题得到了前所未有的重视,已成为噪
声污染控制的首要目标。识别内燃机主要噪声源是首要问题,由于内燃机表面噪声信号是一种
非平稳周期信号,利 传统的傅里叶变换技术不能反映任何局部时间段上的频率信息,而小波
变换被称为“数学显微镜”,是一种时频分析方法,它可以从不同的尺度空间里获得信号的宏
观和微观特征,建立信号时域和频域之间的对应关系,适合于非平稳信号的分析。近年来小波
[2][3]
变换技术得到了迅速的发展,已成功应 到内燃机故障诊断和内燃机噪声源的识别中 。
由于在连续小波变换后的小波系数云图中,不能够直观的反映各种频率成分在时频窗口中
的分布状况。为此,本文从尺度与时间的关系出发,基于小波变换的基本原理提出了一种新的
连续小波变换算法,使得频率在小波变换后的小波系数云图中呈线性分布,更合理的反映各种
频率成分在频域中的分布, 传统的连续小波变换有许多优点。利 不同的小波运 均频连续
小波变换对某四缸柴油机噪声信号进行了分析,结果与傅立叶变换频谱分析相当吻合。
1. 续小波变换的基本原理
[4]
所谓小波 ,就是 具有零均值、在时域和频域内能量局部化的函数表示,其波形表现为
两端衰减为零的小的波形。设 2
(t)是平方可积函数[记作 (t) ∈L (R) ],若其傅立叶变换Ψ( ω)
满足
C |y (w) |2 dw (1)
y | w |
则称 (t)为基本小波或小波母函数 (Mother Wavelet ),式(1)为可容许性条件。将 (t)进行
伸缩和平移后得
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