[发明专利]信号分析系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号分析系统与方法，且特别涉及使用连续递移转换(Continuous Shifted Transform，CST)的信号分析系统与方法。

背景技术

在长时间运作下，机台内部的组件容易因为长时间的磨损而故障。震动力容易造成具有马达等设备的机台会失效或是无法有效地工作。举例来说，在计算机数控(Computer Numerical Control，CNC)加工机床中，上位机提供位置命令给多轴交流伺服驱动器，以驱动马达。通过导螺管及滑轨的传动，使得平台可以移动。然而，在长时间的工作下，机械耗损、润滑条件、对心走位等问题会影响到机台的正常操作。因此，不平衡所造成的震动现象(例如不规则振动)会严重地损坏机台内的组件。

一旦发生了不平衡的问题，就必须对机台进行震动分析，以便诊断及校正该问题。如此一来，不得不使机台停止工作并对其进行分析及维修。一般而言，可使用加速度传感器(G sensor)来得到机台的震动信号，并进一步分析该震动信号的频率成分，以便得到机台的健康诊断。

传统上是使用离散短时间傅里叶变换(Short Time FourierTransform，STFT)来对震动信号进行转换，以便分析该震动信号的频率成分。为了频谱的连续性，窗形函数(windows function)被应用在离散短时间傅里叶变换上。如果没有使用窗形函数，则所取得的震动信号的数据点在两端会形成不连续性，使得转换后的频谱会形成白噪声(whitenoise)。然而，当进行N点离散短时间傅里叶变换时，窗形函数与震动信号的取样值的运算将会需要N个乘法。此外，窗形函数的选用需与震动信号的频带相关。例如，越低频成分的信号，强度衰减越大，所以窗形函数容易造成低频成分的失真。此外，进行离散短时间傅里叶变换需要用到N×log₂N个乘法才能完成，其将占用到很多的运算资源(例如乘法器、缓存器等)以及运算时间。

发明内容

本发明提供一种信号分析系统。上述种信号分析系统，包括：一带通滤波器，用以对一输入信号进行滤波，以得到一滤波信号；一取样单元，用以根据一取样频率对上述滤波信号进行取样，以得到一离散信号；以及，一连续递移转换单元，用以根据连续取样的N个上述离散信号得到一第一频谱，并根据第(N+1)个上述离散信号以及上述第一频谱而得到一第二频谱，其中上述第一频谱以及上述第二频谱各包括N个傅里叶变换结果。

再者，本发明提供一种信号分析方法。上述信号分析方法包括：对上述输入信号进行滤波，以得到一滤波信号；对上述滤波信号进行取样，以得到一离散信号；根据连续取样的N个上述离散信号，得到一第一频谱；以及，根据第(N+1)个上述离散信号以及上述第一频谱，得到一第二频谱，其中上述第一频谱以及上述第二频谱各包括N个傅里叶变换结果。

附图说明

图1为根据本发明一实施例所述的信号分析系统；

图2为根据本发明一实施例所述的连续递移的频谱转换的示意图；

图3为根据本发明一实施例所述的输入信号x₀(t)的时频谱。

附图标记：

100：信号分析系统；

110：接收器；

120：带通滤波器；

130：取样单元；

140：连续递移转换单元；

150：处理器；

f：取样频率；

x(n)：离散信号；

X(n)、X₁、X₂、X_k+1：频谱；

x0(t)：输入信号；

x(t)：滤波信号。

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

实施例：