[发明专利]一种用于加速试验的非平稳振动信号生成方法

说明书

本发明涉及一种用于加速试验的非平稳振动信号生成方法。本发明包括步骤：原始振动加速度信号分类、分解成高斯振动信号和正弦振动信号、合成新的非高斯振动信号。本发明还原了道路运输过程中随机振动的非高斯振动特性及本质存在的加速度瞬变。本发明在原始振动信号分解过程中将加速度瞬变信号单独分离出来，使得重新生成的加速度信号可用于振动加速试验，本发明保证了测试振动时间压缩过程中，瞬变加速度信号的时长以及振动量级不受改变。

技术领域

本发明属于振动试验领域，具体是涉及一种用于加速试验的非平稳振动信号生成方法。

背景技术

振动试验是指评定产品在预期的使用环境中抗振能力而对受振动的实物或模型进行的试验。根据施加的振动载荷的类型把振动试验分为正弦振动试验和随机振动试验两种。现有模拟随机振动的方法：将采集到的实际振动信号时域谱(加速度谱，如图1所示)通过傅里叶变换得到对应的频域谱(功率密度谱，如图2所示)，即通过频域谱信号控制振动试验过程，再将所述频域谱通过逆傅立叶变换还原得到对应的时域谱(如图3所示)进行输出。该方法虽然表现出了运输振动过程的随机性，且试验操作简单，只需要对单一参数进行控制。但是该方法存在的缺点在于：输出的随机振动信号为高斯随机信号(峭度＝3)，而实际运输振动信号为非高斯随机信号(峭度>3)；输出的是稳定振动信号，忽略了本质存在的大量的加速度瞬变，这些瞬变对产品的危害程度远大于稳态振动部分，且由于瞬变加速度的值普遍较大，其对产品的损伤机理可能包括跌落、碰撞等，因此对瞬变振动信号的忽略会致使测试结果不准确；对信号非高斯、非平稳性的忽略所造成的偏差，在加速试验下被进一步扩大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于加速试验的非平稳振动信号生成方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于加速试验的非平稳振动信号生成方法，包括以下步骤：

S1、对实际振动加速度信号进行加窗处理，求得每个窗口内加速度信号均方根值Grms，其中其中N为每个窗口内的样本数量，g_i为窗口内第i个加速度信号样本值；

S2、对每一个窗口的均方根值Grms进行判断并分类存储：

若该窗口的均方根值Grms大于前、后窗口均方根值之和的L倍，L>1，则认为该窗口内振动加速度信号发生瞬变并将该窗口的均方根值Grms存入瞬变数据集合中，同时将该窗口的均方根值Grms缩小至前、后窗口均方根值的平均值后存入稳态数据集合中；

若该窗口的均方根值Grms小于或等于前、后窗口均方根值之和的L倍，则认为该窗口内振动加速度信号平稳并将该窗口的均方根值Grms存入稳态数据集合中；

S3、求得所述稳态数据集合中每个均方根值Grms_jm对应的概率密度函数，所述概率密度函数其中T_jm为相应均方根值Grms_jm对应窗口的振动时长，T_j为实际振动总时长；

S4、根据公式将所述概率密度函数P_m对应的振动时长T_jm进行压缩，所述T_pm表示压缩后的测试振动时长，Grms_pm表示压缩后的测试振动加速度信号均方根值，k为常数取2～5；所述其中T_p表示压缩后的测试振动总时长；

S5、以所述测试振动加速度信号均方根值Grms_pm为振幅，以T_pm为测试振动时长，生成X段连续的高斯振动信号，其中X表示振动量级数且与所述均方根值Grms_jm的个数相等；