[发明专利]基于平均功率谱的加速度积分方法、装置、设备及介质

权利要求书

1.一种基于平均功率谱的加速度积分方法，应用于振动测试工程，其特征在于，所述方法包括：

获取采集得到的加速度信号；

对加速度信号进行处理，得到Welch功率谱曲线或Welch功率谱开方曲线，同时对加速度信号进行傅里叶变换，得到FFT频谱；

识别Welch功率谱m个峰值主频，为每个主频划分出各自区域，使频段范围归一化；

将各个主频区域内的能量进行累加，使能量归一化；

拟合能量曲线，求出各个主频对应的有效频段以确定修正的FFT频谱；

根据加速度与速度、位移频谱之间的比例关系得到加速度、速度和位移频谱，并根据傅里叶逆变换得到加速度、速度和位移时程；

所述识别Welch功率谱m个峰值主频，为每个主频划分出各自区域，使频段范围归一化，包括：

设实测加速度信号X(n)，对应FFT频谱H(k)，对应Welch功率谱为P²(k)，对应Welch功率谱开方为取P(k)，以P²(k)_max×5％作为识别主频峰值的下限，得到m阶主频，按从小到大的顺序依次为f₁,f₂,...,f_m，并选择各个主频间的最低波谷频率作为频域分段的依据，则有下式：

其中，表示第a阶主频与第b阶主频之间的最低波谷对应的频率，对m个频段进行归一化处理，即归一化为范围(0,1]。

2.根据权利要求1所述的加速度积分方法，其特征在于，所述识别Welch功率谱m个峰值主频，为每个主频划分出各自区域，使频段范围归一化之后，还包括：

假设每个频段内的加速度频谱曲线符合相应的高斯函数分布：

其中，i＝1,2,...,m；x∈(0,1]为每个频段内的归一化频率；参数a_i、b_i和c_i分别代表高斯函数的幅值、中心位置和标准差；

基于定义的频谱分布形态，计算相应的每一频段内的频谱累积能量分布函数，如下式：

其中，erf(·)为误差函数，E_i(x)在形态上表现为反Z型的单调递增函数。

3.根据权利要求2所述的加速度积分方法，其特征在于，在实际拟合计算中，采用以下归一化的频谱能量分布函数来进行参数b_i和c_i的拟合计算，如下式：

4.根据权利要求2所述的加速度积分方法，其特征在于，所述将各个主频区域内的能量进行累加，使能量归一化，具体包括：

在第i个归一化频段内，计算离散的加速度频谱信号的累积能量，如下式：

其中，为谱线序列点k在第i个归一化频段内对应的归一化频率；

对离散的加速度频谱信号的累积能量进行归一化处理，如下式：

5.根据权利要求4所述的加速度积分方法，其特征在于，所述拟合能量曲线，求出各个主频对应的有效频段以确定修正的FFT频谱，具体包括：

利用含有高斯误差函数的公式拟合能量曲线，求出与Welch功率谱曲线或Welch功率谱开方曲线相似度大于预设阈值的高斯函数的参数；

将高斯函数中心位置左右三倍标准差原则定义为高斯函数的有效宽度；

根据高斯函数中心位置左右三倍标准差原则，求出各个主频对应的有效频段，以确定修正的FFT频谱。