离散频谱分析校正理论与技术PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 研究离散频谱分析校正理论和技术的目的和意义 1

1.2 离散频谱分析校正理论与技术的发展 2

1.3 本书的写作目的和意义 8

第2章 傅里叶变换与频谱分析 10

2.1 连续傅里叶变换与频谱分析 10

2.1.1 卷积与相关原理 10

2.1.2 连续傅里叶变换 27

2.1.3 几种典型信号的傅里叶变换 37

2.1.4 傅里叶变换的性质 43

2.1.5 频谱分析的定义和基本用途 56

2.2 离散傅里叶变换与频谱分析 57

2.2.1 连续信号的离散化 57

2.2.2 离散傅里叶变换和频谱分析的定义与作法 58

2.2.3 从连续傅里叶变换到DFT 65

2.2.4 快速傅里叶变换 70

2.3 窗函数与泄漏 73

2.3.1 矩形窗 74

2.3.2 Hanning窗与Hamming窗 76

2.3.3 三种窗的旁瓣比较（幅值归一化对数谱） 78

2.3.4 加窗后的恢复系数 78

2.4 提高频谱分析精度的其他措施（多段平均和零均值化等） 82

2.4.1 多段平均——降噪和求谱均值技术 82

2.4.2 零均值化 83

2.5 对称窗函数的频谱特征 83

2.5.1 最大值特性 83

2.5.2 主瓣特性 84

2.5.3 衰减性和振荡性 85

2.5.4 常见几种窗的验证 87

2.5.5 对称窗函数性质小结 88

第3章 离散频谱误差分析与谱线干涉现象 89

3.1 离散频谱误差分析 89

3.1.1 单频率谐波信号离散频谱误差的理论分析 89

3.1.2 对单频率谐波信号分别加三种典型窗函数进行离散频谱分析时的误差分析 93

3.2 窗长归一化的离散频谱 95

3.3 频谱分析中谱线干涉现象 97

3.4 小结 98

第4章 单频率成分（间隔较远的多频率成分）离散频谱校正技术 100

4.1 比值校正法（内插法） 101

4.1.1 频率校正 102

4.1.2 幅值校正 103

4.1.3 相位校正 103

4.1.4 几种典型窗函数的比值校正 104

4.1.5 仿真计算 109

4.1.6 比值校正法小结 110

4.2 能量重心校正法 111

4.2.1 常用窗函数的能量特性 112

4.2.2 能量重心法校正频率、幅值和相位的原理 113

4.2.3 常用窗函数能量重心校正法误差分析 114

4.2.4 仿真计算 117

4.2.5 能量重心校正法小结 119

4.3 FFT＋FT连续细化傅里叶变换分析校正法 119

4.3.1 用连续FT变换对FFT谱部分区间进行细化的算法 120

4.3.2 仿真计算 121

4.3.3 FFT＋FT连续细化傅里叶变换分析校正法小结 122

4.4 相位差校正法 122

4.4.1 时域平移校正法 123

4.4.2 改变窗长法 130

4.4.3 综合相位差校正法——时域平移＋改变窗长＋加不同窗函数法 132

4.4.4 相位差校正法的通式及算法死点 137

4.5 相位差＋单点FT通用离散频谱校正方法 153

4.5.1 目前四种离散频谱校正方法对窗谱函数的依赖关系 154

4.5.2 一种通用的、完全不依赖窗谱函数的精确离散频谱校正方法 155

4.5.3 仿真验证 156

4.5.4 小结 157

4.6 离散频谱分析中谱峰单频率成分的判断识别与频谱自动校正 157

4.6.1 加Hanning窗时谱线干涉的判定方法（离散频谱中单频率成分的判定方法） 157

4.6.2 单频率成分（间隔较远的多频率成分）离散频谱的自动校正 159

4.6.3 仿真计算 160

4.7 噪声对校正精度的影响 161

4.8 小结 165

第5章 随机噪声对离散频谱校正技术频率估计精度的影响 169

5.1 加性高斯白噪声背景下离散频谱分析的统计特性 170

5.1.1 高斯白噪声序列统计特性 170

5.1.2 高斯白噪声序列谱的统计特性 171

5.2 随机噪声背景下离散频谱分析的统计特性 176

5.2.1 离散频谱分析幅值和相位的分布 176

5.2.2 满足精度要求的离散频谱分析条件 178

5.2.3 谐波信号离散幅值谱最大值取错的概率 180

5.2.4 仿真验证与分析 182

5.3 高斯白噪声对比值校正法精度影响的理论分析和仿真计算 184

5.3.1 高斯白噪声对加矩形窗比值校正法精度影响的理论分析 185

5.3.2 高斯白噪声对加Hanning窗比值校正法精度影响的理论分析 189

5.3.3 仿真分析 192

5.3.4 讨论 193

5.4 高斯白噪声对相位差校正法精度影响的理论分析和仿真计算 193

5.4.1 高斯白噪声对平移相位差校正法精度影响的理论分析和仿真计算 193

5.4.2 高斯白噪声对改变窗长相位差校正法精度影响的理论分析和仿真计算 199

5.4.3 高斯白噪声对综合相位差校正法精度影响的理论分析和仿真计算 204

5.5 小结 211

第6章 密集频谱的细化与校正技术 213

6.1 复解析带通滤波器 214

6.1.1 FIR非递归带通数字滤波器及其特点 214

6.1.2 FIR非递归复解析带通滤波器 215

6.2 传统的复调制细化选带频谱分析原理与方法 217

6.3 基于复解析带通滤波器的复调制细化选带频谱分析原理与方法 223

6.3.1 基于复解析带通滤波器的复调制细化谱分析原理和方法 223

6.3.2 基于复解析带通滤波器的复调制细化选带频谱分析方法的特点 227

6.3.3 仿真计算 229

6.4 基于复解析带通滤波器的复调制细化选带频谱分析算法 230

6.4.1 一级FIR复解析带通滤波器的设计 230

6.4.2 二级FIR复解析带通选抽滤波器的设计 234

6.4.3 仿真计算 236

6.4.4 基于复解析带通滤波器的复调制细化谱分析小结 237

6.5 密集频率成分的频谱校正方法 238

6.5.1 密集频率成分的频谱校正方法 238

6.5.2 密集频谱自动校正程序实现 239

6.5.3 仿真计算 239

6.6 ZFFT与FT连续细化傅里叶变换频谱分析的对比 242

6.7 小结 248

第7章 连续频率成分信号的频谱校正技术 250

7.1 自由衰减振动响应连续频率成分信号离散频谱误差分析 250

7.1.1 单自由度自由衰减振动响应信号连续谱及其参数分析 250

7.1.2 多自由度有阻尼自由衰减振动响应连续谱分析 253

7.1.3 幅值恢复仿真研究 254

7.2 机械结构小阻尼的精确估计方法 259

7.2.1 傅里叶变换法求结构小阻尼的原理与方法 260

7.2.2 估计多自由度有阻尼振动系统阻尼的原理与方法 261

7.2.3 传递函数法求结构小阻尼的方法 261

7.2.4 仿真计算 261

7.2.5 试验测试 264

7.3 自由衰减振动响应信号特征参数的估计原理与方法 265

7.3.1 校正频率和相位的原理与方法 265

7.3.2 多自由度自由衰减振动响应信号特征参数估计的原理与方法 267

7.3.3 仿真计算 267

7.3.4 采样频率对于特征参数估计精度的影响 269

7.3.5 特征参数对估计精度影响的仿真研究 271

7.3.6 针对频率耦合影响提高估计精度的方法 274

7.4 小结 277

第8章 离散频谱校正技术在工程中的应用 279

8.1 离散频谱校正技术在发动机扭振信号处理中的应用 280

8.2 离散频谱校正技术在旋转机械振动信号分析中的应用 285

8.3 频谱校正技术在电力系统电参量测试分析中的应用 286

8.4 离散频谱校正技术在涡街流量计信号处理中的应用 290

8.5 离散频谱校正技术在激光多普勒测速中的应用 295

8.6 离散频谱校正技术在循环平稳解调分析中的应用 296

8.7 离散频谱校正技术在电机谐波测试分析中的应用 303

8.8 离散频谱校正技术在斜拉桥索力测试分析中的应用 305

8.9 离散频谱校正技术在雷达测速中的应用 310

8.10 离散频谱校正技术在转子动平衡中的应用 314

8.11 离散频谱校正技术在悬臂梁结构裂纹参数识别中的应用 319

参考文献 324

附录 相关功能C语言程序集 330

附录1 基2FFT子程序 330

附录2 频谱分析程序 334

附录3 FT频谱选带细化程序 338

附录4 比值（内插）校正法、能量重心校正法、相位差校正法程序 339

附录5 复解析带通滤波器程序 345

附录6 基于复解析带通滤波器的复调制细化选带频谱分析程序 346