一种基于振动测量的反射超声波信号频率计算方法与流程

本发明属于超声波检测技术领域，特别涉及一种基于振动测量的反射超声波信号频率计算方法。

背景技术：

随着科技的不断发展，越来越多的机械设备出现在人们的生产生活中，为了能够更好的工作，需要对这些机械设备进行检测，而振动状况是机械设备重要的检测项目之一。

机械设备振动检测主要采用接触式和非接触式两种方式，在常见的非接触式振动检测方法中，超声波的机械振动检测测量精度高，能够适用多种恶劣环境。本发明对超声波反射信号进行分析，结合能量算子解调算法，得到超声波反射信号频率，有效提高振动的测量范围。

技术实现要素：

本发明提供一种基于振动测量的反射超声波信号频率计算方法，对反射超声波信号进行am-fm分解，并结合能量子计算，得到反射超声波信号频率，有效提高振动的测量范围和准确性。

本发明提供一种基于振动测量的反射超声波信号频率计算方法，所述频率计算方法包括如下步骤：

步骤(1)：将采集的反射超声波信号转换为am-fm信号x(n)＝ar·cos[φ(n)]，ar为所述反射超声波幅值，ω为所述反射超声波频率，h为被测物体的振动位移，为所述反射超声波回波和法线的夹角，c为超声波在空气中的传播速度，l为平衡状态的被测点与超声波传感器之间的直线距离；

步骤(2)：将所述am-fm信号x(n)进行am-fm分解，得到纯调频信号：x1(n)＝cos[φ(n)]；

步骤(3)：计算所述纯调频信号x1(n)的对称差分信号

步骤(4)：对所述纯调频信号对称差分信号y(n)进行am-fm分解，得到纯调频信号：x2(n)＝sin[φ(n)]；

步骤(5)：构造复信号z(n)＝x1(n)+jx2(n)＝cos[φ(n)]+jsin[φ(n)]；

步骤(6)：计算所述复信号z(n)的能量算子ψd[z(n)]＝ψd[x1(n)]+ψd[x2(n)]＝1-cos[2ω(n)]，ψd[x1(n)]＝x1²(n)-x1(n-1)x1(n+1)＝cos²[φ(n)]-cos[φ(n-1)]cos[φ(n+1)]，ψd[x2(n)]＝x2²(n)-x2(n-1)x2(n+1)＝sin²[φ(n)]-sin[φ(n-1)]sin[φ(n+1)]；

步骤(7)：计算所述am-fm信号x(n)瞬时频率

附图说明

图1为本发明一种基于振动测量的反射超声波信号频率计算方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种基于振动测量的反射超声波信号频率计算方法的具体实施方式做详细阐述。

如图1所示，本发明提供一种基于振动测量的反射超声波信号频率计算方法，所述频率计算方法包括如下步骤：

步骤(1)：将采集的反射超声波信号转换为am-fm信号x(n)＝ar·cos[φ(n)]，ar为所述反射超声波幅值，ω为所述反射超声波频率，h为被测物体的振动位移，为所述反射超声波回波和法线的夹角，c为超声波在空气中的传播速度，l为平衡状态的被测点与超声波传感器之间的直线距离；

步骤(2)：将所述am-fm信号x(n)进行am-fm分解，得到纯调频信号：x1(n)＝cos[φ(n)]；

步骤(3)：计算所述纯调频信号x1(n)的对称差分信号

步骤(4)：对所述纯调频信号对称差分信号y(n)进行am-fm分解，得到纯调频信号：x2(n)＝sin[φ(n)]；

步骤(5)：构造复信号z(n)＝x1(n)+jx2(n)＝cos[φ(n)]+jsin[φ(n)]；

步骤(6)：计算所述复信号z(n)的能量算子ψd[z(n)]＝ψd[x1(n)]+ψd[x2(n)]＝1-cos[2ω(n)]，ψd[x1(n)]＝x1²(n)-x1(n-1)x1(n+1)＝cos²[φ(n)]-cos[φ(n-1)]cos[φ(n+1)]，ψd[x2(n)]＝x2²(n)-x2(n-1)x2(n+1)＝sin²[φ(n)]-sin[φ(n-1)]sin[φ(n+1)]；

步骤(7)：计算所述am-fm信号x(n)瞬时频率

最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种基于振动测量的反射超声波信号频率计算方法，所述频率计算方法包括如下步骤：步骤(1)：将采集的反射超声波信号转换为AM‑FM信号；步骤(2)：进行AM‑FM分解，得到纯调频信号；步骤(3)：计算纯调频信号的对称差分信号；步骤(4)：对称差分信号进行AM‑FM分解，得到纯调频信号；步骤(5)：构造复信号；步骤(6)：计算所述复信号的能量算子；步骤(7)：计算瞬时频率。本发明提供一种基于振动测量的反射超声波信号频率计算方法，对反射超声波信号进行AM‑FM分解，并结合能量子计算，得到反射超声波信号频率，有效提高振动的测量范围和准确性。

技术研发人员：张庆富;王胜;陆杨;刘安宏;胥峥
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司;国家电网有限公司
技术研发日：2018.11.16
技术公布日：2019.04.23