[发明专利]基于加窗插值FFT的工频干扰消除方法、系统和介质

说明书

本发明公开了一种基于加窗插值FFT的工频干扰消除方法、系统和介质，可广泛应用于信号处理技术领域。本发明方法通过对待处理的振动信号作FFT后得到第一幅值谱，并根据第一频谱确定窗函数，接着采用窗函数对振动信号进行离散处理后得到离散序列，然后对离散序列作FFT后得到第二幅值谱，并结合窗函数采用插值方式确定振动信号的工频信号，最后通过工频信号对振动信号进行工频干扰消除，以得到工频消除后的振动信号，本实施例通过选择对应的窗函数和插值方式，以在有效滤除工频干扰的同时，降低有用信号的受损程度，提高信噪比。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其是一种基于加窗插值FFT的工频干扰消除方法、系统和介质。

背景技术

在机械振动信号处理领域中，电网工频干扰是常见信号干扰源之一，工频极易以多种不同方式耦合到采集信号，从而影响信号采集精度。目前常见的工频噪声干扰滤除方法的其中之一为陷波器方法。陷波器方法的工作原理是根据IIR数字滤波理论设计50Hz陷波器，其函数表达式为：H(z)＝(1-2(cosω)z^-1+z^-2)/(1-2α(cosω)z^-1+α²z^-2)，其中，ω＝2πf/f_s＝0.3066，f＝50Hz，f为采样频率(1024Hz)，α值决定陷波器滤波效果。α值越大则凹陷越深、宽度越窄。为得到最佳滤波效果，假设取该值为0.96，设计的陷波器频谱如图1所示。由于工频噪声具有一定范围的波动，为了将其有效滤除，即需使得陷波器频谱具有一定宽度，同时为了降低对有用信号的损伤，也需要使其宽度尽可能窄，机械振动信号经陷波器滤波后的结果如图2所示。从图2可以发现，虽然工频干扰被滤掉，但是有用信号也受损，准确性差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于加窗插值FFT的工频干扰消除方法、系统和介质，能够有效滤除工频干扰，提高信噪比。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于加窗插值FFT的工频干扰消除方法，包括以下步骤：

获取待处理的振动信号；

对所述振动信号作FFT，生成第一幅值谱；

根据所述第一幅值谱确定窗函数；

采用所述窗函数对所述振动信号进行离散处理，得到离散序列；

对所述离散序列作FFT，生成第二幅值谱；

根据所述窗函数和所述第二幅值谱，采用插值方式确定所述振动信号的工频信号；

根据所述工频信号对所述振动信号进行工频干扰消除，得到工频消除后的振动信号。

本发明实施例提供的一种基于加窗插值FFT的工频干扰消除方法，具备如下有益效果：

本实施例通过对待处理的振动信号作FFT后得到第一幅值谱，并根据第一频谱确定窗函数，接着采用窗函数对振动信号进行离散处理后得到离散序列，然后对离散序列作FFT后得到第二幅值谱，并结合窗函数采用插值方式确定振动信号的工频信号，最后通过工频信号对振动信号进行工频干扰消除，以得到工频消除后的振动信号，本实施例通过选择对应的窗函数和插值方式，以在有效滤除工频干扰的同时，降低有用信号的受损程度，提高信噪比。

可选地，所述获取待处理的振动信号，包括：

确定采样频率；

采用所述采样频率采集预设个数的数据点，组成振动信号。

可选地，所述采用所述窗函数对所述振动信号进行离散处理，包括：

采用所述窗函数对所述振动信号进行预设点数截断，所述预设点数与所述预设个数相等。

可选地，所述根据所述第一幅值谱确定窗函数，包括：