信号时域与频域分析

1、信号时域与频域分析实验报告姓名： 杨班级： 机械学号： 213实验数据中，电机转速为1200r/min，采样频率为1280Hz。Hz3为X位移振幅数据，Hz4为Y位移振幅数据，Hz5为速度振幅数据。Matlab中信号特征对应函数编程ma = max(Hz) %最大值mi = min(Hz) %最小值me = mean(Hz) %平均值pk = ma-mi %峰-峰值va = var(Hz); %方差st = std(Hz); %标准差ku = kurtosis(Hz); %峭度rm = rms(Hz); %均方根一、X轴位移测量分析plot(Fs3,Hz3) 时域图：ma =52.0261mi

2、 =56.7010me =1.8200pk =108.7271va =1.3870e+03st =37.2431ku =1.5462rm =37.2693 频域图：fs=1280;x=Hz3;N=length(Hz3);df=fs/N;f=0:df:N*df-df;y=fft(x);y=abs(y)*2/N;figure(1);plot(f,y);xlabel('频率/Hz')ylabel('幅值')频谱幅值取得最大值51.9847um，频率为20Hz，与电机转速对应频率一致，应为电机轴未动平衡所致；二倍频处有较大振幅，可能为轴承间隙过大所致。二、Y轴位移测量分

3、析plot(Fs4,Hz4) 时域图：ma =61.3987mi =-74.6488me =-1.1948pk =136.0475av =42.6109va =2.2428e+03st =47.3582ku =1.5135rm =47.3501 频域图：fs=1280;x=Hz4;N=length(Hz4);df=fs/N;f=0:df:N*df-df;y=fft(x);y=abs(y)*2/N;figure(1);plot(f,y);xlabel('频率/Hz')ylabel('幅值')频谱幅值取得最大值66.6319um，频率为20Hz，与电机转速对应频率一

4、致，应为电机轴未动平衡所致；二倍频处有较大振幅，可能为轴承间隙过大所致。三、速度测量分析plot(Fs5,Hz5) 时域图：ma =1.0907mi =0.1652me =0.6323pk =0.9255av =0.6323va =0.0397st =0.1993ku =1.9936rm =0.6630 频域图：fs=1280;x=Hz5;N=length(Hz5);df=fs/N;f=0:df:N*df-df;y=fft(x);y=abs(y)*2/N;figure(1);plot(f,y);xlabel('频率/Hz')ylabel('幅值')速度频谱幅值取

5、得最大值1.2647mm/s，频率为20Hz，与电机转速对应频率一致。振幅主要集中在20Hz附近，高频较为稳定。速度自相关函数图：fs=1280;x=Hz;N=length(Hz);df=fs/N;f=0:df:N*df-df;a,b=xcorr(Hz,'unbiased');plot(b*df,a);title('速度自相关函数');xlabel('t');四、轴心轨迹测量分析figure(1);plot(Hz3,Hz4)grid on;轴心轨迹图：五、思考题分析1. （1）A，B的波形图：fs=1024;t=0:1/fs:1;x=10*sin

6、(60*pi*t+pi/4)+5*sin(120*pi*t+pi/3);y=12*sin(60*pi*t+pi/2)+4*sin(120*pi*t+pi/6);subplot(2,1,1);plot(t,x);title('A的波形图')xlabel('时间/s')ylabel('幅值')subplot(2,1,2);plot(t,y);title('B的波形图')xlabel('时间/s') ylabel('幅值') figure(2);plot(x,y);title('轴心轨迹'

7、);（2）B的幅值谱，相位谱，功率谱：fs=1024;df=1/fs;t=0:df:1;N=length(t);y=12*sin(60*pi*t+pi/2)+4*sin(120*pi*t+pi/6);f=fft(y,N);mag=abs(f)*2/N;phase=angle(f);power=mag.2;F=0:df*N:(N-1)/N/df;figure(1);plot(F(1:(N+1)/2),mag(1:(N+1)/2);title('B的幅值谱');figure(2);plot(F(1:(N+1)/2),phase(1:(N+1)/2);title('B的相位谱

8、');figure(3);plot(F(1:(N+1)/2),power(1:(N+1)/2);title('B的功率谱');B的幅值谱：B的相位谱：B的功率谱：（3）A和B的互相关函数，A的自相关函数：fs=1024;df=1/fs;t=0:df:1;N=length(t);x=10*sin(60*pi*t+pi/4)+5*sin(120*pi*t+pi/3);y=12*sin(60*pi*t+pi/2)+4*sin(120*pi*t+pi/6);a,b=xcorr(x,y,'unbiased');figure(1);plot(b,a);title(&

9、#39;A,B的互相关图'); a,b=xcorr(x,'unbiased');figure(2);plot(b,a);title('A的自相关图'); A、B的互相关图：A的自相关图：2. 对下列信号进行短时傅里叶变换及EMD分解建立sa.m文件，建立函数function sd=sa(a,b,f,ang,t) if t>bsd=sin(2*pi*f*t+ang)*exp(a*(t-b);else sd=0;endt=0:0.001:2;x=8*sin(60*pi*t+pi/12)+4*sin(120*pi*t+pi/2)+sin(300*pi*t+pi/6)+20*sa(20,0.2,250,pi/3,t);Spec,Freq=STFT(x,542,64,1);短时傅里叶变换图：t=0:0.