基于VMIDS開發(fā)系統(tǒng)的時(shí)頻分析儀.pdf

1、時(shí)頻分析在自動(dòng)控制、模式識(shí)別、水聲、機(jī)械振動(dòng)、故障診斷、地震勘測和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。時(shí)頻分析處理非平穩(wěn)信號(hào)的方法主要有：短時(shí)傅立葉變換、Wigner-Ville分布和小波變換等等。希爾伯特－黃變換方法是一種新的分析非線性、非平穩(wěn)信號(hào)的時(shí)頻分析方法，該方法由經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition，簡稱EMD)與Hilbert譜分析兩部分組成。
　　 對于多分量非平穩(wěn)信號(hào)分析，Wign

2、er-Ville分布(WVD)存在嚴(yán)重的交叉項(xiàng)干擾。而Gabor－Wigner變換(GWT)避免了Wigner-Ville分布的交叉項(xiàng)干擾而且具有良好的時(shí)頻聚集性。但由于Gabor變換的時(shí)頻聚集性不佳，當(dāng)多分量信號(hào)進(jìn)行Gabor變換時(shí)如果信號(hào)中各分量頻率混疊，GWT就不能得到理想的結(jié)果。因此我們提出一種改進(jìn)的STFT-Wigner(SWT)算法，可以有效的抑制交叉項(xiàng)，并保持較高的時(shí)頻聚集性。
　　 本文主要的工作內(nèi)容總結(jié)如下：<

3、br>　　 ①提出并改進(jìn)了Gabor-Wigner變換、STFT-Wigner變換、Hilbert-Huang變換等算法，并對已有的算法：短時(shí)傅立葉變換、Wigner-Ville分布、自適應(yīng)變換、Gabor變換、連續(xù)小波變換、分析小波變換、Choi－Williams分布、Cone-shaped分布等進(jìn)行了理論研究。在LabVIEW中創(chuàng)建了實(shí)現(xiàn)這些算法的VI。
　　 ②深入研究了VMIDS4.0系統(tǒng)原理，研究了VMIDS4.0系

4、統(tǒng)與LabVIEW之間接口的定義，對兩系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)類型進(jìn)行匹配并且設(shè)計(jì)對應(yīng)的接口函數(shù)。為VMIDS4.0虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)增加了STFT、WVD、ADT、GT、CWT、AWT、CWD、CSD、GWT、SWT和HHT等功能。
　　 ③對比分析了三種虛擬儀器軟件：LabVIEW、Agilent VEE和Visual Studio6.0的優(yōu)缺點(diǎn)，最終采用LabVIEW生成時(shí)頻分析所需的動(dòng)態(tài)鏈接庫。并詳細(xì)介紹了VIMDS4.0系統(tǒng)調(diào)用動(dòng)態(tài)

5、鏈接庫的過程。
　　 ④研究了LabVIEW輸入輸出數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，如二維數(shù)組(時(shí)頻譜幅值)轉(zhuǎn)換成所需一維數(shù)組、一維數(shù)組(內(nèi)核函數(shù))轉(zhuǎn)換成所需二維數(shù)組等。
　　 ⑤對在VMIDS4.0虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)中新增加的時(shí)頻分析功能進(jìn)行調(diào)試，并設(shè)計(jì)了一個(gè)多功能三維時(shí)頻譜分析儀。通過對模擬信號(hào)和實(shí)際信號(hào)的分析，說明該時(shí)頻分析儀的正確性與可用性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，Gabor－Wigner變換和STFT-Wigner變換較已有的時(shí)頻分析