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自由衰减振动信号的频谱校正及其在汽车结构模态参数估计中的应用
| 论文题名： | 自由衰减振动信号的频谱校正及其在汽车结构模态参数估计中的应用 |
| 关键词： | 自由衰减振动;振动信号;频谱校正;汽车结构;模态参数估计;校正方法;频率成分;固有频率;离散频谱;阻尼比;信号频谱;校正法;汽车悬架系统;初相位;振动特性分析;信号模型;校正精度;解析;带通滤波器;振幅 |
| 摘要： | 目前的离散频谱校正方法主要是对单频率谐波信号（或频率间隔较大的多频率信号）进行频谱校正，关于连续频率成分信号频谱校正方法的研究较少。因此，研究连续频率成分信号在进行离散Fourier变换（DFT）时所产生的误差，并找到固有频率、阻尼比、振幅和初相位的校正方法，可使离散频谱校正理论在工程中得到更广泛的应用。 本文系统地分析了工程中常见的连续频率成分信号——自由衰减振动信号频谱分析误差产生的四个原因：时域截断、负频率成分的干扰、多自由度系统中各阶频率成分的相互干扰和离散化；建立了自由衰减振动信号的复解析信号模型。 在复解析信号模型的基础上，提出了自由衰减振动信号的四种离散频谱校正方法：比值校正法、时移校正法、改变窗长校正法和改变窗函数校正法。从理论上推导了四种校正方法分别加矩形窗和加Hanning窗截断后进行离散频谱校正的公式。论证了FFT+FT连续细化分析Fourier变换法并不是唯一可用来对自由衰减振动信号进行频谱校正的方法。为减小负频率成分的干扰，提出了基于复解析带通滤波的自由衰减振动信号的频谱校正方法。通过仿真，对各种校正方法的特点进行了分析。仿真结果表明，自由衰减振动信号的四种频谱校正方法在信号无噪声时，有阻尼固有频率、阻尼比、振幅和初相位的校正误差很小；在信噪比较大时，也具有较高的校正精度。 针对四种频谱校正方法的适用条件及信号处理参数选取的问题，讨论了信号加矩形窗时窗长、采样频率与有阻尼固有频率之比、阻尼比、复解析带通滤波器半阶数以及时移法中时延点数对自由衰减振动信号频谱校正精度的影响。 经频谱校正得到的固有频率、阻尼比、振幅和初相位等模态参数表征了系统的振动特性。本文用自由衰减振动信号的频谱校正方法估计了汽车车门模态参数，与著名的模态分析软件ME’scope的识别结果具有很高的一致性，成功地测定了汽车悬架系统的固有频率及阻尼比，为汽车结构系统的振动特性分析、故障诊断以及结构动力特性的优化设计提供了参考依据。 |
| 作者： | 陈乐德 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 丁康 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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