振動信號的平滑處理
一般來說,數(shù)據(jù)采集器得到的振動信號會包含有噪聲成分俏竞。這些噪聲信號主要包括:無規(guī)律的隨機干擾信號和其它周期性的高頻干擾信號等。由于隨機干擾信號與正常信號相比,其頻帶更寬,因而所采集的離散的振動信號數(shù)據(jù)曲線上就會出現(xiàn)很多毛刺,這些毛刺為干攏信號的表現(xiàn)形式钠署。這時我們就需要對數(shù)據(jù)進行平滑處理,使曲線更加光滑,從而減小干攏信號對真實數(shù)據(jù)的影響。而且,數(shù)據(jù)平滑處理還可以被用來消除信號不規(guī)則趨勢項荒椭。在傳感器量測振動信號的過程中,測試儀器難免會受到各種各樣的影響因素的信號干擾,引起造成個別測點的采樣信號與基線的偏差非常大,這種結果會影響分析結果的準確性谐鼎。這時,我們也可以利用數(shù)據(jù)平滑處理技術將不規(guī)則的趨勢項從采集到的原始信號中減去,從而獲得數(shù)據(jù)信號的真值。目前,平滑處理常用的幾種方法主要有以下幾種,分別如下文所述趣惠。
1平均法
平均法的基本計算公式如下：
（1）
式中:X表示為采樣數(shù)據(jù);表示平滑處理后的結果;m表示數(shù)據(jù)點數(shù);2N+1表示平均點數(shù);h表示加權平均因子狸棍。若將(1)看作一個濾波公式,此時還可認為是一個濾波因子。因此,加權平均因子必須滿足下式:
（2）
對于簡單平均法hn=1/2N+1（n=0,1,2,…,N）,即
(3)
對于加權平均法,若作五點加權平均(N=2),可取
(4)
直線滑動平均法的原理就是基于最小二乘法的算法,把離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成為線性平滑的數(shù)據(jù).
五點滑動平均(N=2)的計算公式可以如下式所示:
2 五點三次平滑法
五點三次平滑法也是以最小二乘法為主要方法對離散數(shù)據(jù)進行平滑處理,具體過程是重復采用三次最小二乘多項式平滑的方法味悄。五點三次平滑法用計算公式表達為:
五點三次平滑方法適合于處理時域和頻域信號隔缀。時域數(shù)據(jù)的平滑處理方法,可以減少高頻隨機噪聲與振動信號混合。也可以用于使頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成光滑的光譜曲線,以便更好地適合在模態(tài)參數(shù)識別的需要傍菇。但是,該頻域數(shù)據(jù)將通過五點的三倍平滑光譜曲線峰值下半身中變寬識別參數(shù)有可能會造成錯誤的增加猾瘸。因此,平滑的次數(shù)不能太多.
例3:下圖4.2-3a是對某橋梁監(jiān)測系統(tǒng)中采集到的加速度時程曲線,圖中可以看出此數(shù)據(jù)曲線上有很多毛刺,說明其高頻成分較大,因此需要對此數(shù)據(jù)進行平滑處理。通過多次的平滑處理后獲得了圖4.2-3b中所示的數(shù)據(jù)圖丢习。
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