局域波分解方法、特征剖析及應用研究.pdf

1、隨著科學技術的不斷發(fā)展，非平穩(wěn)信號處理方法及其在工程中的應用研究越來越受到人們的重視。無論是在雷達信號處理領域還是設備故障診斷領域，非平穩(wěn)信號處理一直都是一個困擾人們的復雜而有意義的課題。各種各樣新方法、新技術的提出為解決非平穩(wěn)問題注入了新的活力。局域波理論就是其中最新技術之一。局域波理論在十幾年的發(fā)展過程中，逐漸展現(xiàn)出它在非平穩(wěn)信號處理領域的優(yōu)勢。但這種理論還不是很完善，仍需進一步探討；同時，其應用方法和應用領域仍需進一步研究。本文基

2、于這個思想，并根據國家自然科學基金項目“局域波法及其工程應用研究”(50475155)，結合前人的研究和工程需要，對局域波理論和方法進行了深入的研究，并在工程應用方法上進行了新的探索。主要的工作如下： (1)根據局域波分解與小波分解的相似性特點，總結了局域波分解特性，比較了局域波和小波分解在理論及應用領域——一、二維信號分解、奇異性檢測、數據壓縮、時頻分析等方面的異同，為局域波的深入研究提供了思路。 (2)針對現(xiàn)有的局域

3、波分解算法，分析了它的分解能力，給出了分解誤差隨采樣頻率變化的曲線和兩正弦信號疊加時的可分區(qū)域圖，解釋了局域波對正(余)弦調幅信號和加和信號不可分的原因，指出了局域波分解的高頻模式分量可能存在不滿足Hilbert變換的前提條件的可能性，建議應對高頻模式分量慎用Hilbert變換；此外，還全面分析了局域波分解存在過分解、產生偽分量的原因，提出了用基本分量與原信號的相關性，來檢驗分量可靠性的方法，并給出了處理偽分量的思路。 (3)根

4、據噪聲往往處于高頻段的特點，對局域波分解的前幾個分量進行噪聲分析，根據白噪聲與任何信號不相關的特點，提出了分解分量的噪聲評判標準，并在此基礎上建立了基于相關分析和噪聲評判的信號降噪方法。變速箱故障診斷的實例說明了此降噪方法對非平穩(wěn)信號降噪很有效。 (4)從局域波分解具有能精確提取趨勢的特點入手，建立了局域波分解分量的趨勢評判標準，即用局域波分解分量的標準均值來確定哪些分量被趨勢成分污染，用標準均值遠離零點的分量(序數為D)和其后

5、面的分量加上趨勢項來重構信號，得到信號的緩變趨勢。并把此理論應用在緩變瞬時頻率的提取、非參數密度和回歸估計等方面；并在此基礎上，分析了柴油機不同噴油狀態(tài)下燃燒段的絕對趨勢，從而為分析噴油狀態(tài)提供了重要的特征信息。 (5)在故障特征提取方法方面，結合近似熵對波形復雜性的定量特點，提出了局域波和近似熵相結合的局域波近似熵特征提取法，建立了分辨故障的有效特征；進而，利用概率神經網絡的分類能力和故障的局域波近似熵特征，提出了故障診斷和分