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wang05 第3讲 机械振动信号处理技术-01-2012-11

视频处理技术

S3 视频处理 S1.1 视频基础知识 视频信息是连续变化的影像,通常是指实际场景的动态演示,例如电影、电视、摄像资料等。视频信息带有同期音频,画面信息量大,表现的场景复杂,通常采用专门的软件对其进行加工和处理。 S3.1.1 视频设备 常用的视频设备主要有采集卡(用于采集模拟信号)、1394卡(用于采集数字视频信号)、DVD/CD 刻录机(存储视频)。 S3.1.2 视频格式 1、AVI AVI的英文全称为Audio Video Interleaved,即音频视频交错格式。它于1992年被Microsoft 公司推出,随Windows3.1一起被人们所认识和熟知。所谓“音频视频交错”,就是可以将视频和音频交织在一起进行同步播放。这种视频格式的优点是图像质量好,可以跨多个平台使用,其缺点是体积过于庞大,而且更加糟糕的是压缩标准不统一,最普遍的现象就是高版本Windows媒体播放器播放不了采用早期编码编辑的AVI格式视频,而低版本Windows媒体播放器又播放不了采用最新编码编辑的AVI格式视频,所以我们在进行一些AVI格式的视频播放时常会出现由于视频编码问题而造成的视频不能播放或即使能够播放,但存在不能调节播放进度和播放时只有声音没有图像等一些莫名其妙的问题,如果用户在进行AVI格式的视频播放时遇到了这些问题,可以通过下载相应的解码器来解决。 DV-AVI格式:DV的英文全称是Digital Video Format,是由索尼、松下、JVC等多家厂商联合提出的一种家用数字视频格式。目前非常流行的数码摄像机就是使用这种格式记录视频数据的。它可以通过电脑的IEEE 1394端口传输视频数据到电脑,也可以将电脑中编辑好的的视频数据回录到数码摄像机中。这种视频格式的文件扩展名一般是.avi,所以也叫DV-AVI格式。 2、MPEG MPEG-1制定于1992年,为工业级标准而设计,可适用于不同带宽的设备,如CD-ROM、Video-CD、CD-i。它可针对SIF标准分辨率(对于NTSC制为352X240;对于PAL制为352X288)的图象进行压缩,传输速率为1.5Mbits/sec,每秒播放30帧,具有CD(指激光唱盘)音质,质量级别基本与VHS相当。MPEG的编码速率最高可达4-5Mbits/sec,但随着速率的提高,其解码后的图象质量有所降低。 MPEG-2制定于1994年,设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率。MPEG-2所能提供的传输率在3-10Mbits/sec间,其在NTSC制式下的分辨率可达720X486,MPEG-2也可提供并能够提供广播级的视像和CD级的音质。MPEG-2的音频编码可提供左右中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道,和多达7个伴音声道(DVD可有8种语言配音的原因)。由于MPEG-2在设计时的巧妙处理,使得大多数MPEG-2解码器也可播放MPEG-1格式的数据,如VCD。 MPEG-4标准主要应用于视像电话(videophone),视像电子邮件(VideoEmail)和电子新闻(Electronicnews)等,其传输速率要求较低,在4800-64000bits/sec之间,分辨率176X144。 MPEG-4利用很窄的带宽,通过帧重建技术,压缩和传输数据,以求以最少的数据获得最佳的图象质量。与MPEG-1和MPEG-2相比,MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控。

(完整版)机械振动习题答案

机械振动测验 一、 填空题 1、 所谓振动,广义地讲,指一个物理量在它的①平均值附近不停地经过②极大 值和③极小值而往复变化。 2、 一般来说,任何具有④弹性和⑤惯性的力学系统均可能产生机械振动。 3、 XXXX 在机械振动中,把外界对振动系统的激励或作用,①激励或输入;而 系统对外界影响的反应,称为振动系统的⑦响应或输出。 4、 常见的振动问题可以分成下面几种基本课题:1、振动设计2、系统识别3、 环境预测 5、 按激励情况分类,振动分为:①自由振动和②强迫振动;按响应情况分类, 振动分为:③简谐振动、④周期振动和⑤瞬态振动。 6、 ①惯性元件、②弹性元件和③阻尼元件是离散振动系统三个最基本的元件。 7、 在系统振动过程中惯性元件储存和释放①动能,弹性元件储存和释放②势 能,阻尼元件③耗散振动能量。 8、 如果振动时系统的物理量随时间的变化为简谐函数,称此振动为①简谐振动。 9、 常用的度量振动幅值的参数有:1、峰值2、平均值3、均方值4、均方根值。 10、 系统的固有频率只与系统的①质量和②刚度有关,与系统受到的激励无 关。 二、 试证明:对数衰减率也可以用下式表示,式中n x 是经过n 个循环后的振幅。 1 ln n x x n δ=

三、 求图示振动系统的固有频率和振型。已知12m m m ==,123k k k k ===。

北京理工大学1996年研究生入学考试理论力学(含振动理论基础)试题 自己去查双(二)自由度振动 J,在平面上在弹簧k的限制下作纯滚动,如图所示,四、圆筒质量m。质量惯性矩 o 求其固有频率。

五、物块M质量为m1。滑轮A与滚子B的半径相等,可看作质量均为m2、半径均 为r的匀质圆盘。斜面和弹簧的轴线均与水平面夹角为β,弹簧的刚度系数为k。 又m1 g>m2 g sinβ , 滚子B作纯滚动。试用能量法求:(1)系统的微分方程;(2)系统的振动周期。

旋转机械振动的基本特性

旋转机械振动的基本特性 概述 绝大多数机械都有旋转件,所谓旋转机械是指主要功能由旋转运动来完成的机械,尤其是指主要部件作旋转运动的、转速较高的机械。 旋转机械种类繁多,有汽轮机、燃气轮机、离心式压缩机、发电机、水泵、水轮机、通风机以及电动机等。这类设备的主要部件有转子、轴承系统、定子和机组壳体、联轴器等组成,转速从每分钟几十到几万、几十万转。 故障是指机器的功能失效,即其动态性能劣化,不符合技术要求。例如,机器运行失稳,产生异常振动和噪声,工作转速、输出功率发生变化,以及介质的温度、压力、流量异常等。机器发生故障的原因不同,所反映出的信息也不一样,根据这些特有的信息,可以对故障进行诊断。但是,机器发生故障的原因往往不是单一的因素,一般都是多种因素共同作用的结果,所以对设备进行故障诊断时,必须进行全面的综合分析研究。 由于旋转机械的结构及零部件设计加工、安装调试、维护检修等方面的原因和运行操作方面的失误,使得机器在运行过程中会引起振动,其振动类型可分为径向振动、轴向振动和扭转振动三类,其中过大的径向振动往往是造成机器损坏的主要原因,也是状态监测的主要参数和进行故障诊断的主要依据。 从仿生学的角度来看,诊断设备的故障类似于确定人的病因:医生需要向患者询问病情、病史、切脉(听诊)以及量体温、验血相、测心电图等,根据获得的多种数据,进行综合分析才能得出诊断结果,提出治疗方案。同样,对旋转机械的故障诊断,也应在获取机器的稳态数据、瞬态数据以及过程参数和运行状态等信息的基础上,通过信号分析和数据处理提取机器特有的故障症兆及故障敏感参数等,经过综合分析判断,才能确定故障原因,做出符合实际的诊断结论,提出治理措施。 根据故障原因和造成故障原因的不同阶段,可以将旋转机械的故障原因分为几个方面,见表1。 表1 旋转机械故障原因分类

机械振动与冲击 信号处理 第4部分:冲击响应谱分析(标准状态:现行)

I C S17.160 J04 中华人民共和国国家标准 G B/T29716.4 2018/I S O18431-4:2007 机械振动与冲击信号处理 第4部分:冲击响应谱分析 M e c h a n i c a l v i b r a t i o na n d s h o c k S i g n a l p r o c e s s i n g P a r t4:S h o c k-r e s p o n s e s p e c t r u ma n a l y s i s (I S O18431-4:2007,I D T) 2018-03-15发布2018-10-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

目 次 前言Ⅲ 引言Ⅳ 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 符号和缩略语1 5 冲击响应谱基本原理2 6 冲击响应谱的计算5 7 采样频率的影响9 参考文献12

前言 G B/T29716‘机械振动与冲击信号处理“由以下部分组成: 第1部分:引论; 第2部分:傅立叶变换的时域窗; 第3部分:时频分析方法; 第4部分:冲击响应谱分析; 第5部分:时基分析方法三 本部分为G B/T29716的第4部分三 本部分按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本部分使用翻译法等同采用I S O18431-4:2007‘机械振动与冲击信号处理第4部分:冲击响应谱分析“三 与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下: G B/T2298 2010机械振动二冲击与状态监测词汇(I S O2041:2009,I D T)三 本部分由全国机械振动二冲击与状态监测标准化技术委员会(S A C/T C53)提出并归口三 本部分起草单位:西北机电工程研究所二杭州亿恒科技有限公司二中国测试技术研究院二交通运输部公路科学研究所二孝感松林国际计测器有限公司二湖北省电力公司电力科学研究院二中船重工第七一一研究所三 本部分主要起草人:李超位二焦明纲二顾国富二王宝元二洪丽娜二赵玉刚三

IP视频流处理系统技术方案.

IP视频流处理系统技术方案

2010年10月21日 目录 一、项目需求 (4) 二、系统主要技术及功能介绍 (4) 2.1、视频流压缩编码技术: (4) 2.2、服务器处理技术: (5) 2.3、网络传输协议: (6) 2.4、对端流媒体播放技术(解码) (7) 三、系统组成 (7) 3.1 编码硬件(服务器)介绍; (7) 3.1.1 编码硬件(服务器)构架 (7) 3.1.2 编码硬件(服务器)组成 (8) 3.1.3 编码硬件(服务器)编码技术介绍及转换格式说明 (8) 3.1.4 编码硬件(服务器)编码流程介绍及GPU并行处理技术介绍 (8)

3.1.5 编码硬件(服务器)编码指标说明(压缩比、分辨率、带宽、信号类型、流 媒体格式、码流、帧数等指标) (10) 3.1.6 编码硬件(服务器)处理性能 (11) 3.1.7 编码硬件(服务器)扩展能力 (11) 3.2解码器介绍; (12) 3.2.1 解码器介绍 (12) 3.2.2 解码技术介绍 (12) 3.2.3 解码后最终显示性能 (13) 3.2.4 解码器与编码器协同工作原理 (13) 3.2.5 窗口显示性能 (14) 四、IP视频流处理系统技术点实现方式 (14) 五、IP视频流处理系统优势所在及对比 (14) 六、系统图 (16) 七、新版本介绍 (17) 7.1、版本介绍 (17) 7.2、BlendOneV2窗口管理介绍: (19) 八、系统测试 (20)

一、项目需求 ●支持多路IP流媒体信号源并行输入; ●可以将外部视频信号转换为IP流媒体以窗口的形式在 大屏幕上显示; ●所有操作均兼容集中控制主机、操作电脑等控制设备; ●完美实现多窗口显示,并且可以进行窗口放大、缩小、 漫游、叠加、拉伸等功能; ●支持显示模式预存、调用、修改等功能; 二、系统主要技术及功能介绍 2.1、视频流压缩编码技术: 视频流压缩编码技术。由于存在视频信息数据量大而网

数字信号处理-(第三版)试题及答案

数字信号处理 试卷 一、填空题:(本大题共10小题,每空2分,共28分) 2、从奈奎斯特采样定理得出,要使实信号采样后能够不失真还原,采样频率f 与信号最高频率fs 关系为:f ≥2fs 。 3、已知一个长度为N 的序列x(n),它的傅立叶变换为X (ejw ),它的N 点离散傅立叶变换X (K )是关于X (ejw )的N 点等间隔抽样。 4、有限长序列x(n)的8点DFT 为X (K ),则X (K )=()7 0()nk N n X k x n W ==∑ 。 5、无限长单位冲激响应(IIR )滤波器的结构上有反馈,因此是递归型的。 6、若正弦序列x(n)=sin(30n π/120)是周期的,则周期是N= 8 。 7、已知因果序列x(n)的Z 变换为X(z)=eZ-1,则x(0)= 0 。 8、无限长单位冲激响应滤波器的基本结构有直接Ⅰ型,直接Ⅱ型,级联型 和 并联型 四种。 9、DFT 与DFS 有密切关系,因为有限长序列可以看成周期序列的主值序列,而周期序列可以看成有限长序列的 周期序列 。 10、对长度为N 的序列x(n)圆周移位m 位得到的序列用xm(n)表示,其数学表达式为xm(n)=x((n+m))N R N (n)。 二、选择填空题(本大题共6小题,每题2分,共12分) 1、δ(n)的z 变换是 ( A ) 。 A. 1 B.δ(w) C. 2πδ(w) D. 2π 2、序列x1(n)的长度为4,序列x2(n)的长度为3,则它们线性卷积的长度是 ( B ) , 5点圆周卷积的长度是 。 A. 5, 5 B. 6, 5 C. 6, 6 D. 7, 5 3、在N=32的时间抽取法FFT 运算流图中,从x(n)到X(k)需 ( B ) 级蝶形运算 过程。 A. 4 B. 5 C. 6 D. 3 4、下面描述中最适合离散傅立叶变换DFT 的是( B ) A .时域为离散序列,频域也为离散序列 B .时域为离散有限长序列,频域也为离散有限长序列 C .时域为离散无限长序列,频域为连续周期信号 D .时域为离散周期序列,频域也为离散周期序列 5、设系统的单位抽样响应为h(n),则系统因果的充要条件为( C ) A .当n>0时,h(n)=0 B .当n>0时,h(n)≠0 C .当n<0时,h(n)=0 D .当n<0时,h(n)≠0 6、已知序列Z 变换的收敛域为|z |<1,则该序列为( C )。 A.有限长序列 B.右边序列 C.左边序列 D.双边序列 三、计算题(本大题共3小题,每题10分,共30分) 1、如果一台计算机的速度为平均每次复乘5μS ,每次复加0.5μS ,用它来计算512点的DFT[x(n)],问直接计算需要多少时间,用FFT 运算需要多少时间。 答: (1)、 直接计算

大学 机械振动 课后习题和答案

试举出振动设计、系统识别和环境预测的实例。 如果把双轴汽车的质量分别离散到前、后轴上去,在考虑悬架质量和非悬架质量两个离散质量的情况下,画出前轴或后轴垂直振动的振动模型简图,并指出在这种化简情况下,汽车振动有几个自由度?

设有两个刚度分别为1k ,2k 的线性弹簧如图T —所示,试证明: 1)它们并联时的总刚度eq k 为:21k k k eq += 2)它们串联时的总刚度eq k 满足: 2 1111k k k eq += 解:1)对系统施加力P ,则两个弹簧的变形相同为x ,但受力不同,分别为: 1122P k x P k x =?? =? 由力的平衡有:1212()P P P k k x =+=+ 故等效刚度为:12eq P k k k x = =+ 2)对系统施加力P ,则两个弹簧的变形为: 11 22P x k P x k ?=??? ?=?? ,弹簧的总变形为:1212 11()x x x P k k =+=+ 故等效刚度为:122112 111 eq k k P k x k k k k ===++

求图所示扭转系统的总刚度。两个串联的轴的扭转刚度分别为1t k ,2t k 。 解:对系统施加扭矩T ,则两轴的转角为: 11 22t t T k T k θθ?=??? ?=?? 系统的总转角为: 1212 11 ( )t t T k k θθθ=+=+, 12111()eq t t k T k k θ==+ 故等效刚度为: 12 111 eq t t k k k =+

两只减振器的粘性阻尼系数分别为1c ,2c ,试计算总粘性阻尼系数eq c 1)在两只减振器并联时, 2)在两只减振器串联时。 解:1)对系统施加力P ,则两个减振器的速度同为x &,受力分别为: 1122 P c x P c x =?? =?&& 由力的平衡有:1212()P P P c c x =+=+& 故等效刚度为:12eq P c c c x = =+& 2)对系统施加力P ,则两个减振器的速度为: 11 22P x c P x c ? =????=?? &&,系统的总速度为:12 12 11()x x x P c c =+=+&&& 故等效刚度为:12 11 eq P c x c c = =+&

旋转机械振动的基本特性 (DEMO)

旋转机械振动的基本特性 一、转子的振动基本特性 大多数情况下,旋转机械的转子轴心线是水平的,转子的两个支承点在同一水平线上。设转子上的圆盘位于转子两支点的中央,当转子静止时.由于圆盘的重量使转子轴弯曲变形产生静挠度,即静变形。此时,由于静变形较小,对转子运动的影响不显著,可以忽略不计,即认为圆盘的几何中心O′与轴线AB上O点相重合,如图7—l所示。转子开始转动后,由于离心力的作用,转子产生动挠度。此时,转子有两种运动:一种是转子的自身转,即圆盘绕其轴线AO′B的转动;另一种是弓形转动,即弯曲的轴心线AO′B与轴承联线AOB组成的平面绕AB轴线的转动。 转子的涡动方向与转子的转动角速度ω同向时,称为正进动;与ω反方向时,称为反进动。 二、临界转速及其影响因素 随着机器转动速度的逐步提高,在大量生产实践中人们觉察到,当转子转速达到某一数值后,振动就大得使机组无法继续工作,似乎有一道不可逾越的速度屏障,即所谓临界转速。Jeffcott用—个对

称的单转子模型在理论上分析了这一现象,证明只要在振幅还未上升到危险程度时,迅速提高转速,越过临界转速点后,转子振幅会降下来。换句话说,转子在高速区存在着一个稳定的、振幅较小的、可以工作的区域。从此,旋转机械的设计、运行进入了一个新时期,效率高、重量轻的高速转子日益普遍。需要说明的是,从严格意义上讲,临界转速的值并不等于转子的固有频率,而且在临界转速时发生的剧烈振动与共振是不同的物理现象。 在正常运转的情况下: (1)ω<n ω时, 振幅A>0,O′点和质心G 点在O 点的同一侧,如图7—3(a)所示; (2)ω>n ω时,A<0,但A>e,G 在O 和O′点之间,如图 7—3(c)所示; 当ω≥n ω时,A e -≈或O O′≈-O′G,圆盘的质心G 近似 地落在固定点O,振动小。转动反而比较平稳。这种情况称为“自动对心”。 (3)当ω=n ω时,A ∞→,是共振情况。实际上由于存在阻尼,振幅A 不是无穷大而是较大的有限值,转轴的振动非常剧烈,以致有可 能断裂。n ω称为转轴的“临界角速度” ;与其对应的每分钟的转数则称为“临阶转速”。 如果机器的工作转速小于临界转速,则称为刚性轴;如果工作转速高于临界转速,则称为柔性轴。由上面分析可知,只有柔性轴的旋转机器运转时较为平稳 但在启动过程中,要经过临界转速。如果缓

视频处理技术制作报告

成绩 音视频编辑技术 课程设计报告 项目名称爱情密码 学院 专业 年级 学号 姓名 指导教师 2011年4 月19日

爱情密码的制作 1 内容简介: 爱情,从古至今都为人们所赞颂,且看“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”,“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”,“被你牵着手,慢慢随你走,千年一回首,你依旧牵我手”,由此看出爱情是人们的美好追求,而爱情到底是什么呢?其实,爱情就在我们的举手投足之间!为了赞美爱情,特制作了此视频!视频由特效视频,剪辑视频,以及用图片组成。这次视频制作组要用了Adobe Premiere CS4视频编辑工具,此外还以Corel Video Studio Pro12作为辅助工具。 2 实现方法: 本次演示所使用的视频编辑工具是Adobe Premiere CS4,该工具功能强大,是视频制作专业人士或视频发烧友必备工具,而Corel Video Studio Pro12也是比较好的视频编辑工具。下面就视频的各个部分进行制作过程的讲解。 制作步骤如下: ①打开Corel Video Studio Pro12并新建项目 ,保存为“三面电视”,然后添加2条轨道并插 入相关素材进行编辑,如图2.0所示 如图2.0所示 (其中使用了Bubble特效以及进入方向的编辑),完成后输出保存。 ②打开Adobe Premiere CS4并新建项目,设置相关参数,保存为“心形”,如图 2.1 所示:

图2.1 ③接下来导入素材,然后将这些心形图片插入轨道并进行编辑,如图 2.1 所示: 图2.2 其中使用了十几种视频切换特效,如图2.3所示 图2.3 完成编辑后输出保存。

05 机械振动 作业及参考答案 2015

一. 选择题: 【 D 】1 (基础训练2) 一劲度系数为k 的轻弹簧截成三等份,取出其中的两根,将它们并联,下面挂一质量为m 的物体,如图13-15 所示。则振动系统的频率为 : (A) m k 32π1. (B) m k 2π1 . (C) m k 32π1. (D) m k 62π1. 提示:劲度系数为k 的轻弹簧截成三等份,每份的劲度系数为变为3k ,取出其中2份并联,系统的劲度系数为6k . 【 C 】 2 (基础训练4) 一质点作简谐振动,周期为T .当它由平衡位置向x 轴正方向运动时,从二分之一最大位移处到最大位移处这段路程所需要的时间为 (A) T /12. (B) T /8. (C) T /6. (D) T /4. 提示:从从二分之一最大位移处到最大位移处这段路程在旋转矢量图上,矢量转过的角位移为1 3 π,对应的时间为T/6. [ B ] 3、(基础训练8) 图中所画的是两个简谐振动的振动曲线.若这两个简谐振动可叠加,则合成的余弦振动的初相为 (A) π2 3. (B) π. (C) π2 1. (D) 0. 提示:使用谐振动的矢量图示法,合振动的初始状态为初相位为π [ D ] 4、(自测提高4)质量为m 的物体,由劲度系数为k 1和k 2的两个轻质弹簧串联后连接到固定端,在光滑水平轨道上作微小振动,则振动频率为: (A) m k k v 212+=π. (B) m k k v 2 121 +=π . (C) 212121k mk k k v +=π . (D) ) (21 212 1k k m k k v +=π . 提示:两根劲度系数分别为k1和k2的两个轻质弹簧串联后,可看成一根弹簧,其弹 A/ -图13-15

机械振动习题及答案

机械振动 一、选择题 1. 下列4种运动(忽略阻力)中哪一种是简谐运动 ( C ) ()A 小球在地面上作完全弹性的上下运动 ()B 细线悬挂一小球在竖直平面上做大角度的来回摆动 ()C 浮在水里的一均匀矩形木块,把它部分按入水中,然后松开,使木块上下浮动 ()D 浮在水里的一均匀球形木块,把它部分按入水中,然后松开,使木块上下浮动 解析:A 小球不是做往复运动,故A 不是简谐振动。B 做大角度的来回摆动显然错误。D 由于球形是非线性形体,故D 错误。 2.如图1所示,以向右为正方向,用向左的力压缩一弹簧,然后松手任其振动。若从松手时开始计时,则该弹簧振子的初相位应为 图 一 ( D ) ()0A ()2 πB

()2 π-C ()πD 解析: 3.一质量为m 的物体挂在劲度系数为k 的轻质弹簧下面,其振动周期为T 。若将此轻质弹簧分割成3等份,将一质量为2m 的物体挂在分割后的一根弹簧上,则此弹簧振子的周期为 ( B ) ()63T A ()36T B ()T C 2 ()T D 6 解析:有题可知:分割后的弹簧的劲度系数变为k 3,且分割后的物体质量变为m 2。故由公式k m T π2=,可得此弹簧振子的周期为3 6T 4.两相同的轻质弹簧各系一物体(质量分别为21,m m )做简谐运动(振 幅分别为21,A A ),问下列哪一种情况两振动周期不同 ( B ) ()21m m A =,21A A =,一个在光滑水平面上振动,另一个在竖直方向上 振动 ()B 212m m =,212A A =,两个都在光滑的水平面上作水平振动 ()C 21m m =,212A A =,两个都在光滑的水平面上作水平振动 ()D 21m m =,21A A =,一个在地球上作竖直振动,另一个在月球上作 竖直振动

MATLAB在机械振动信号中的应用

MATLAB在机械振动信号中的应用 申振 (山东理工大学交通与车辆工程学院) 摘要:综述了现代信号分析处理理论、方法如时域分析(包括时域参数识别、相关分析等)、频域分析(包括傅立叶变换、功率谱分解等),并结合MATLAB中的相关函数来对所拟合的振动信号进行时域分析和频域分析,并对绘出的频谱图进行说明。 关键词:时域分析频域分析MATLAB 信号是信息的载体,采用合适的信号分析处理方法以获取隐藏于传感观测信号中的重要信息(包括时域与频域信息等),对于许多工程应用领域均具有重要意义。对获取振动噪声信号的分析处理,是进行状态监测、故障诊断、质量检查、源识别、机器产品的动态性能测试与优化设计等工作的重要环节,它可以预先发现机械部件的磨损和缺陷等故障,从而可以提高产品的质量,降低维护费用。随着测试技术的迅速发展,各种信号分析方法也随之涌现,并广泛应用在各个领域[1]。 时域描述简单直观,只能反映信号的幅值随时间的变化,而不能明确的揭示信号随时间的变化关系。为了研究信号的频率组成和各频率成分的幅值大小、相位关系,应对信号进行频谱分析,即把时域信号通过适当的数学方法处理变成频率f(或角频率 )为独立变量,相应的幅值或相位为因变量的频域描述。频域分析法将时域分析法中的微分或差分方程转换为代数方程,有利于问题的分析[2]。 MATLAB是MathWorks公司于1982年推出的一种功能强大、效率高、交互性好的数值计算和可视化计算机高级语言,它将数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示

有机地融合为一体,形成了一个极其方便、用户界面良好的操作环境。随着其自身版本的不断提高,MATLAB 的功能越来越强大,应用范围也越来越广,如广泛应用于信号处理、数字图像处理、仿真、自动化控制、小波分析及神经网络等领域[3]。 本文主要运用了MATLAB R2014a 对机械振动信号进行分析。分析过程包括时域分析和频域分析两大部分,时域分析的指标包括随机信号的均值、方差以及均方值。频域分析的性能指标包括对功率谱分析、倒频谱分析。在进行上述分析之前先要对振动信号进行拟合。机械振动分为确定性振动和随机振动,确定性振动又分为周期振动和非周期振动,周期振动又进一步分为简谐振动和复杂的周期振动。所以可以根据上述的分类来拟合振动信号[2]。在设计信号的处理程序时,运用MATLAB 中的相关函数来对所拟合的振动信号进行时域分析和频域分析,并对绘出的频谱图进行说明。 1 时域分析 1.1 均值 对于一个各态历经随机随机信号()x t ,其均值x μ为 1lim ()T x T x t dt T μ→∞=? (1) 式中 ()x t ——样本函数; T ——观测时间; x μ——常值分量。 1.2 方差 2 x σ是描述随机信号的波动分量,定义为 2 201lim [()]T x x T x t dt T σμ→∞=-? (1) 它表示信号()x t 偏离其均值x μ平方的均值,方差的正平方根x σ称为标准差。

数字信号处理(姚天任江太辉第三版)课后习题答案

第二章 2.1 判断下列序列是否是周期序列。若是,请确定它的最小周期。 (1)x(n)=Acos(6 85ππ+n ) (2)x(n)=)8( π-n e j (3)x(n)=Asin(3 43ππ+n ) 解 (1)对照正弦型序列的一般公式x(n)=Acos(?ω+n ),得出=ω85π。因此5 16 2=ωπ是有理数,所以 是周期序列。最小周期等于N= )5(165 16 取k k =。 (2)对照复指数序列的一般公式x(n)=exp[ωσj +]n,得出81=ω。因此 πω π 162=是无理数,所以不是周期序列。 (3)对照正弦型序列的一般公式x(n)=Acos(?ω+n ),又x(n)=Asin(343ππ+n )=Acos(-2π3 43π π-n ) =Acos(6 1 43-n π),得出=ω43π。因此 382=ωπ是有理数,所以是周期序列。最小周期等于N= )3(83 8 取k k = 2.2在图2.2中,x(n)和h(n)分别是线性非移变系统的输入和单位取样响应。计算并列的x(n)和h(n)的线性卷积以得到系统的输出y(n),并画出y(n)的图形。 (a) 1 11 1 (b) (c) 11 1 11 0 0 -1-1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 2 2 2 22 2 3 3 3 3 34 44 … … …n n n n n n x(n)x(n) x(n) h(n)h(n) h(n)2 1 u(n) u(n) u(n)a n ===2 2

解 利用线性卷积公式 y(n)= ∑∞ -∞ =-k k n h k x )()( 按照折叠、移位、相乘、相加、的作图方法,计算y(n)的每一个取样值。 (a) y(0)=x(O)h(0)=1 y(l)=x(O)h(1)+x(1)h(O)=3 y(n)=x(O)h(n)+x(1)h(n-1)+x(2)h(n-2)=4,n ≥2 (b) x(n)=2δ(n)-δ(n-1) h(n)=-δ(n)+2δ(n-1)+ δ(n-2) y(n)=-2δ(n)+5δ(n-1)= δ(n-3) (c) y(n)= ∑∞ -∞ =--k k n k n u k u a )()(= ∑∞ -∞ =-k k n a =a a n --+111 u(n) 2.3 计算线性线性卷积 (1) y(n)=u(n)*u(n) (2) y(n)=λ n u(n)*u(n) 解:(1) y(n)= ∑∞ -∞=-k k n u k u )()( = ∑∞ =-0 )()(k k n u k u =(n+1),n ≥0 即y(n)=(n+1)u(n) (2) y(n)=∑∞ -∞=-k k k n u k u )()(λ

机械振动学习题解答大全

机械振动习题解答(四)·连续系统的振动 连续系统振动的公式小结: 1 自由振动分析 杆的拉压、轴的扭转、弦的弯曲振动微分方程 22 222y y c t x ??=?? (1) 此式为一维波动方程。式中,对杆,y 为轴向变形,c =;对轴,y 为扭转 角,c ;对弦,y 为弯曲挠度,c 令(,)()i t y x t Y x e ω=,Y (x )为振型函数,代入式(1)得 20, /Y k Y k c ω''+== (2) 式(2)的解为 12()cos sin Y x C kx C kx =+ (3) 将式(3)代入边界条件,可得频率方程,并由此求出各阶固有频率ωn ,及对应 的振型函数Y n (x )。可能的边界条件有 /00, 0/0p EA y x Y Y GI y x ??=??? ?'=?=????=???? 对杆,轴向力固定端自由端对轴,扭矩 (4) 类似地,梁的弯曲振动微分方程 24240y y A EI t x ρ??+=?? (5) 振型函数满足 (4)4420, A Y k Y k EI ρω-== (6) 式(6)的解为 1234()cos sin cosh sinh Y x C kx C kx C kx C kx =+++ (7) 梁的弯曲挠度y (x , t ),转角/y x θ=??,弯矩22/M EI y x =??,剪力 33//Q M x EI y x =??=??。所以梁的可能的边界条件有 000Y Y Y Y Y Y ''''''''======固定端,简支端,自由端 (8) 2 受迫振动 杆、轴、弦的受迫振动微分方程分别为 222222222222(,) (,), (,) p p u u A EA f x t t x J GI f x t J I t x y y T f x t t x ρθθ ρρ??=+????=+=????=+??杆:轴:弦: (9) 下面以弦为例。令1 (,)()()n n n y x t Y x t ?∞==∑,其中振型函数Y n (x )满足式(2)和式(3)。代入式(9)得 1 1 (,)n n n n n n Y T Y f x t ρ??∞ ∞ ==''-=∑∑ (10) 考虑到式(2),式(10)可改写为 21 1 (,)n n n n n n n Y T k Y f x t ρ??∞ ∞ ==+=∑∑ (11) 对式(11)两边乘以Y m ,再对x 沿长度积分,并利用振型函数的正交性,得 2220 (,)l l l n n n n n n Y dx Tk Y dx Y f x t dx ρ??+=???

旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究

旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究 集团公司文件内部编码:(TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究我国近年来的旋转机械逐渐发展为大型机械,在这种发展趋势下人们开始重视对振动故障的诊断方法进行研究,在深入研究后探索出了一系列用人工识别图像来实现旋转机械振动故障诊断的方法。本文主要分析了旋转机械振动故障的机理、故障的特点以及几种图形识别方法。经过多种试验证明图形识别方法的科学可行性,值得在今后的实际操作中得到运用和发展。 对于旋转机械在工作状态当中会发生振动,从而由振动产生的各种信号,信号会形成一些参数图形,通过对这些参数图形的研究与分析,我们可以实现对器械运行过程中的日常管理和保护。这也是目前应该采用的设备管理方式。而在实际操作过程中,图形识别技术并没有深入到工作当中。这种手段没有被利用于诊断旋转机械故障的原因是提取出明显的图形特征在技术上具有一定的困难,而且对于图形具体特征的描述也具有很大的挑战,是否能够将图形所呈现出的特征准确地表述出来是图形识别技术在旋转机械振动故障诊断方面的一个限制性因素。诊断旋转机械振动故障的原则 采集诊断依据

被诊断的机械表面所能表现出的所有相关信息都能够作为旋转振动机械故障诊断的有效依据。这些信息在机械运行的过程中能够通过传感器传递给人们。对旋转机械振动故障的诊断是否准确,一个重要的因素就是收集到的有关信息是否真实可靠,依据信息是否准确真实的决定性因素是传感器的品质,传感器质量如何、感应是否灵敏以及工作人员的直观判断都是决定信息准确性的重要衡量标准。 对采集的信息进行处理和研究 从传感器和工作人员两方面收集到的依据信息通常是混乱无序的,不能明显的看出其特点,这就导致了无法准确地对故障进行判断,这就要求我们在成功收集信息之后要及时对大量信息进行筛选和处理,目前普遍采用专业的机器来对这些信息进行分析和研究以及进一步的转换,经过这些处理之后所得到的信息要保证具有至关、价值性强等特点。 对故障进行诊断 对旋转机械振动故障诊断方面对工作人员的要求比较高,要求其具有过硬的理论知识功底以及丰富的实际工作经验。工作人员应该充分了解机械方面的相关知识,熟练掌握机械的维修要点以及安装过程。正确的对机械振动故障进行诊断,并且能够对故障的发展形势进行预想,只有这

《数字信号处理》第三版答案(非常详细完整)

答案很详细,考试前或者平时作业的时候可以好好研究,祝各位考试 成功!! 电子科技大学微电子与固体电子学钢教授著 数字信号处理课后答案 1.2 教材第一章习题解答 1. 用单位脉冲序列()n δ及其加权和表示题1图所示的序列。 解: ()(4)2(2)(1)2()(1)2(2)4(3) 0.5(4)2(6) x n n n n n n n n n n δδδδδδδδδ=+++-+++-+-+-+-+- 2. 给定信号:25,41()6,040,n n x n n +-≤≤-?? =≤≤??? 其它 (1)画出()x n 序列的波形,标上各序列的值; (2)试用延迟单位脉冲序列及其加权和表示()x n 序列; (3)令1()2(2)x n x n =-,试画出1()x n 波形; (4)令2()2(2)x n x n =+,试画出2()x n 波形; (5)令3()2(2)x n x n =-,试画出3()x n 波形。 解: (1)x(n)的波形如题2解图(一)所示。 (2) ()3(4)(3)(2)3(1)6() 6(1)6(2)6(3)6(4) x n n n n n n n n n n δδδδδδδδδ=-+-+++++++-+-+-+-

(3)1()x n 的波形是x(n)的波形右移2位,在乘以2,画出图形如题2解图(二)所示。 (4)2()x n 的波形是x(n)的波形左移2位,在乘以2,画出图形如题2解图(三)所示。 (5)画3()x n 时,先画x(-n)的波形,然后再右移2位,3()x n 波形如 5. 设系统分别用下面的差分方程描述,()x n 与()y n 分别表示系统输入和输出,判断系统是否是线性非时变的。 (1)()()2(1)3(2)y n x n x n x n =+-+-; (3)0()()y n x n n =-,0n 为整常数; (5)2()()y n x n =; (7)0()()n m y n x m ==∑。 解: (1)令:输入为0()x n n -,输出为 '000' 0000()()2(1)3(2) ()()2(1)3(2)() y n x n n x n n x n n y n n x n n x n n x n n y n =-+--+---=-+--+--= 故该系统是时不变系统。 12121212()[()()] ()()2((1)(1))3((2)(2)) y n T ax n bx n ax n bx n ax n bx n ax n bx n =+=++-+-+-+- 1111[()]()2(1)3(2)T ax n ax n ax n ax n =+-+- 2222[()]()2(1)3(2)T bx n bx n bx n bx n =+-+- 1212[()()][()][()]T ax n bx n aT x n bT x n +=+ 故该系统是线性系统。

机械振动总结复习习题及解答

欢迎阅读 1、某测量低频振动用的测振仪(倒置摆)如下图所示。试根据能量原理推导系统静平衡稳定条件。若已知整个系统的转动惯量23010725.1m kg I ??=-,弹簧刚度m N k /5.24=,小球质量 kg m 0856.0=,直角折杆的一边cm l 4=。另一边cm b 5=。试求固有频率。 k b l θθ I 0m 解:弹性势能 2 )(2 1θb k U k =, 重力势能 )cos (θl l mg U g --= 总势能 m g l m g l kb U U U g k -+=+=θθcos 2 122 代入0==i x x dx dU 可得 可求得0=θ满足上式。 再根据公式02 2>=i x x dx U d 判别0=θ位置是否稳定及其条件: 即满足mgl kb >2条件时,振动系统方可在0=θ位置附近作微幅振动。 系统的动能为 22 10θ?=I T 代入0)(=+dt U T d 可得

由0=θ为稳定位置,则在微振动时0sin ≈θ,可得线性振动方程为: 固有频率 代入已知数据,可得 2、用能量法解此题:一个质量为均匀半圆柱体在水平面上做无滑动的往复滚动,如上图所示,设圆柱体半径为R ,重心在c 点,oc=r,,物体对重心的回转体半径为L ,试导出运动微分方程。 解:如图所示,在任意角度θ(t )时,重心c 的升高量为 ?=r (1-cos θ)=2rsin 22θ 取重心c 的最低位置为势能零点,并进行线性化处理,则柱体势能为 V=mg ?=2mg r sin 22θ ≈ 21mgr 2θ (a ) I b =I c +m bc 2=m(L 2+bc 2) (b ) bc 2=r 2+R 2-2rRcos θ(t) (c ) 而柱体的动能为 T=21 I b ? θ2 把(b )式,(c )式两式代入,并线性化有 T=21 m[L 2+(R -r )2]? θ2 (d ) 根据能量守恒定理,有 21 m[L 2+(R -r )2]? θ2+21mgr 2θ=E=const 对上式求导并化简,得运动微分方程为 [L 2+(R -r )2]? ?θ+gr θ=0 (e ) 3、一质量为m 、转动惯量为I 的圆柱体作自由纯滚动,圆心受到一弹簧k 约束,如图所示,求系统的固有频率。 解:取圆柱体的转角θ为坐标,逆时针为正,静平衡位置时0θ=,则当m 有θ转角时,系统有: 由()0T d E U +=可知: 解得 22/()n kr I mr ω=+(rad/s ) 4、图中,半径为r 的圆柱在半径为R 的槽内作无滑滚动,试写出系统作微小振动时的微分方程 解 1)建立广义坐标。设槽圆心O 与圆柱轴线O 1的连线偏离平衡位置的转角为广义坐标,逆时针方向为正。

旋转机械振动的临界转速及其影响因素(一)

旋转机械振动的临界转速及其影响因素(一) 随着机器转动速度的逐步提高,在大量生产实践中人们觉察到,当转子转速达到某一数值后,振动就大得使机组无法继续工作,似乎有一道不可逾越的速度屏障,即所谓临界转 速。 Jeffcott用一个对称的单转子模型在理论上分析了这一现象,证明只要在振幅还未上升到危险程度时,迅速提高转速,越过临界转速点后,转子振幅会降下来。换句话说,转子在高速区存在着一个稳定的、振幅较小的、可以工作的区域。从此,旋转机械的设计、运行进入了一个新时期,效率高、重量轻的高速转子日益普遍。需要说明的是,从严格意义上讲,临界转速的值并不等于转子的固有频率,而且在临界转速时发生的剧烈振动与共振是不同的物理现象。 1.转子的临界转速 如果圆盘的质心G与转轴中心O′不重合,设e为圆盘的偏心距离,即O′G=e,如图1-2所示,当圆盘以角速度ω转动时,质心G的加速度在坐标上的位置为 图1-2 圆盘质心位置 (1-5) 参考式(1-2),则轴心O′的运动微分方程为 (1-6) 令则: (1-7)

式(1-7)中右边是不平衡质量所产生的激振力。令Z=x+iy,则式(1-7)的复变量形式为: (1-8) 其特解 为 (1-9) 代入式(1-8)后,可求得振幅 (1-10) 由于不平衡质量造成圆盘或转轴振动响应的放大因子β为 (1-11) 由式(1-8)和式(1-11)可知,轴心O′的响应频率和偏心质量产生的激振力频率相同,而相位也相同(ω<ω。时)或相差180°(ω>ω。时)。这表明,圆盘转动时,图1-2的O、O′和G三点始终在同一直线上。这直线绕过O点而垂直于OX Y平面的轴以角速度。转动。O′点和G点作同步进动,两者的轨迹是半径不相等的同心圆,这是正常运转的情况。如果在某瞬时,转轴受一横向冲击,则圆盘中心O′同时有自然振动和强迫振动,其合成的运动是比较复杂的。O、O′和G三点不在同一直线上,而且涡动频率与转动角度不相等。实际上由于有外阻力作用,涡动是衰减的。经过一段时间,转子将恢复其正常的同步进动。 在正常运转的情况下,由式(1-10)可知: (1)ω≤ωn时,A>0,O′点和G点在O点的同一侧,如图1-3(a)所示; (2)ω>ωn 时,A<0,但A>e ,G在O和O′点之间,如图1-3(c)所示; 当ω≥ωn 时,A≈-e,或OO′≈-O′G,圆盘的质心G近似地落在固定点O,振动很小,转动反而比较平稳。这种情况称为“自动对心”。

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