[发明专利]将时域信号转换成频域信号的方法与系统

权利要求书

1.一种将时域信号转换成频域信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据时域信号中前一采样点和当前采样点确定平滑曲线f(t)的函数形式和相应参数；

将所述f(t)的参数和前一采样点对应时刻的状态参数输入到一个偏微分方程的解析解中，求得当前采样点对应时刻的状态参数，其中该偏微分方程代表一个有阻尼的受迫谐振系统，形式为f(t)是所述平滑曲线，k是该谐振系统无阻尼时的谐振角频率，n为该谐振系统的阻尼因子，k和n对应该谐振系统的一个共振角频率ω_r，状态参数中包含该谐振系统的速度v和位移x；

根据当前采样点对应时刻的状态参数中的速度v和位移x计算谐振强度，作为频域中与所述共振角频率ω_r对应的频点的在当前采样点对应时刻的频域信号强度。

2.根据权利要求1所述的将时域信号转换成频域信号的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

按时序获取与所述共振角频率ωr对应的频点的在所述时域信号中所有采样点对应时刻的频域信号强度，以形成与所述共振角频率ω_r对应的频点的时间－频域信号强度曲线；

将预定的频率序列ω₁，…，ω_m乘以2π并依次作为所述谐振系统的共振角频率ω_r，以得到与各共振角频率ω_r对应的频点的时间－频域信号强度曲线；

将与各共振角频率ω_r对应的频点的所述时间－频域信号强度曲线按预定的频率序列排列，即得到时间－频率分布图。

3.根据权利要求1所述的将时域信号转换成频域信号的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将预定的频率序列ω₁，…，ω_m乘以2π并依次作为所述谐振系统的共振角频率ω_r，得到与各共振角频率ω_r对应的频点的在当前采样点对应时刻的频域信号强度，以形成在当前采样点对应时刻的频率－频域信号强度曲线；

按时序获取所述时域信号中所有采样点对应时刻的频率－频域信号强度曲线；

将所有采样点对应时刻的频率－频域信号强度曲线按时序排列，即得到时间－频率分布图。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的将时域信号转换成频域信号的方法，其特征在于，所述f(t)对于所述时域信号中各采样点和具有不同共振角频率ω_r的谐振系统采用相同平滑曲线函数形式；

或所述f(t)对于所述时域信号中各采样点采用不同平滑曲线函数形式；

或所述f(t)对于具有不同共振角频率ω_r的谐振系统采用不同平滑曲线函数形式。

5.根据权利要求4所述的将时域信号转换成频域信号的方法，其特征在于，所述f(t)采用a+bcos(pt)的形式，其中p为所述时域信号的采样角频率的一半，a为前一采样值与当前采样值的算数平均值，b为前一采样值与当前采样值的差的一半；

或所述f(t)采用a′+b′p′t的形式，其中p′为所述时域信号的采样频率，a′为前一采样值，b′为前一采样值与当前采样值的差；

或所述f(t)采用a₀+a₁p′t+a₂p′²t²+a₃p′³t³的形式，其中p′为所述时域信号的采样频率；

或所述f(t)采用a+bcos(pt)、a′+b′p′t和a₀+a₁p′t+a₂p′²t²+a₃p′³t³的形式组合。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的将时域信号转换成频域信号的方法，其特征在于，所述谐振强度用与质量无关的能量E′=k²x²+v²来表示；或所述谐振强度用谐振振幅来表示。