专利名称：一种信号中瞬态成分的提取方法及相关系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号的分析提取，具体地说，是涉及一种信号中瞬态成分的提取方法及相关系统。
背景技术：
对于信号中的瞬态成分的提取与检测，尤其是具有周期性的瞬态特征的提取与检测，在机械设备的故障诊断与状态监测、生物医学信号的检测等领域具有广泛的应用。由于在检测过程中获得的信号中存在着各种原因引起的噪声，因而其中的瞬态成分亦会被噪声污染。目前，最直接的瞬态成分检测方法就是直接判断时域信号中是否存在瞬态成分，但是由于信号中的瞬态成分往往被夹杂在噪声中，直接判断信号中瞬态成分的准确性较低，效率也较低。通过信号的功率谱估计也是分析信号中周期特征的一种的常用的方法。但是对于信号中持续时间短的周期瞬态特征，在功率谱中表现为较小的幅值，往往被噪声淹没，同时，瞬态特征本身是高频成分，所以功率谱在高频段且对频率的跨度很大，通过功率谱检测往往不能得到显著的特征。
发明内容
本发明实施例提供了一种信号中瞬态成分的提取方法及相关系统，用于从信号中提取瞬态成分。一种信号中瞬态成分的提取方法，包括:利用传感装置输入并进行模/数转换，获得信号；建立瞬态成分参数化模型；用所述模型逼近所述信号中的瞬态成分，并辨识出模型参数；迭代提取所述信号中的瞬态成分。一种信号中瞬态成分的提取系统，包括:传感装置，用于输入并进行模/数转换，获得信号；模型建立装置，用于建立瞬态成分参数化模型；辨识装置，用于用所述模型逼近所述信号中的瞬态成分，并辨识出模型参数；提取装置，用于迭代提取所述信号中的瞬态成分。从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点:本发明首先建立参数化模型,再通过Levenbery-Marquardt法迭代提取瞬态成分并辨识其参数，然后迭代提取信号中的瞬态成分；该提取方法，应用于设备故障的检测，在待检测设备的适当位置上安装传感器，检测设备的振动信号，作为检测信号，采用该提取方法提取检测信号中的瞬态成分，若提取的瞬态成分时间间隔与该设备某零件的故障特征周期吻合，则判定设备中与该周期对应的零件位置存在有故障。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的信号中瞬态成分的提取方法的流程图；图2为本发明实施例中轴承外圈局部故障时提取结果的时频表示示意图；图3为本发明实施例中轴承内圈局部故障时提取结果的时频表示示意图；图4为本发明实施例中齿轮箱内部传动结构示意图；图5为本发明实施例中齿轮箱三档齿轮断齿故障时提取结果的时频表示示意图；图6为本发明实施例提供的信号中瞬态成分的提取系统的结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种信号中瞬态成分的提取方法及相关系统，用于从信号中提取瞬态成分。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。以下结合附图对信号中瞬态成分的提取方法进行详细描述:本发明实施例提供的一种信号中瞬态成分的提取方法，请参考图1 ;该方法包括:S10、利用传感装置输入并进行模/数转换，获得信号；在某些实施方式中，可以利用传感装置，将输入的模拟信号变成电压或者电流信号，即转换成数字信号，才送往计算机进行处理；为便于说明，以下把该信号标记为八.。S20、建立瞬态成分参数化模型；建立瞬态成分参数化模型，记为:
权利要求
1.一种信号中瞬态成分的提取方法,其特征在于,包括: 利用传感装置输入并进行模/数转换，获得信号； 建立瞬态成分参数化模型； 用所述模型逼近所述信号中的瞬态成分，并辨识出模型参数； 迭代提取所述信号中的瞬态成分。
2.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述迭代提取所述信号中的瞬态成分之后进一步包括: 将提取的瞬态成分表示在时频平面上。
3.根据权利要求1或2所述的提取方法，其特征在于，所述用所述模型逼近所述信号中的瞬态成分，并辨识出模型参数包括: 运用列文伯格-马夸尔特法Levenbery-Marquardt法,用建立的参数化模型逼近信号中的瞬态成分；根据支撑区间内相对误差平方和最小准则辨识出模型参数。
4.根据权利要求1或2所述的提取方法，其特征在于，所述将提取的瞬态成分表示在时频平面上包括: 将提取的每个瞬态成分运用魏格纳分布方法，表示在时频平面上，再将每个瞬态成分的叠加，并运用魏格纳分布将其表示在时频平面，所得结果作为信号中瞬态成分的时频表/Jn o
5.根据权利要求1所述的提取方法，应用于设备故障的检测，其特征在于，在待检测设备的适当位置上安装传感器，检测设备的振动信号，作为检测信号，采用所述的提取方法提取检测信号中的瞬态成分，若提取的瞬态成分时间间隔与该设备某零件的故障特征周期吻合，则判定设备中与该周期对应的零件位置存在有故障。
6.—种信号中瞬态成分的提取系统,其特征在于,包括: 传感装置，用于输入并进行模/数转换，获得信号； 模型建立装置，用于建立瞬态成分参数化模型； 辨识装置，用于用所述模型逼近所述信号中的瞬态成分，并辨识出模型参数； 提取装置，用于迭代提取所述信号中的瞬态成分。
7.根据权利要求6所述的提取系统，其特征在于，所述辨识装置包括: 逼近单元，用于运用Levenbery-Marquardt法,用建立的参数化模型逼近信号中的瞬态成分； 参数辨识单元，用于根据支撑区间内相对误差平方和最小准则辨识出模型参数。
8.根据权利要求6或7所述的提取系统，其特征在于，所述系统还包括: 表示装置，用于将提取的瞬态成分表示在时频平面上。
9.根据权利要求8所述的提取系统，其特征在于，所述表示装置包括: 第一表示单元，用于将提取的每个瞬态成分运用魏格纳分布方法，表示在时频平面上; 叠加单元，用于将每个瞬态成分的叠加； 第二表示单元，用于运用魏格纳分布将叠加单元的结果表示在时频平面，作为信号中瞬态成分的时频表示。
全文摘要
本发明实施例公开了一种信号中瞬态成分的提取方法及相关系统，用于从信号中提取瞬态成分；本发明实施例方法，包括利用传感装置输入并进行模/数转换，获得信号；建立瞬态成分参数化模型；用模型逼近信号中的瞬态成分，并辨识出模型参数；迭代提取信号中的瞬态成分。
文档编号G01H17/00GK103185635SQ20111045955
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者王诗彬, 朱忠奎, 黄伟国 申请人:苏州大学