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离散频谱校正理论研究及其在发动机振动分析中的应用
| 论文题名： | 离散频谱校正理论研究及其在发动机振动分析中的应用 |
| 关键词： | 频谱校正;理论研究;发动机;振动分析;离散频谱;校正方法;激励力;扭振信号;能量重心法;噪声;相位差法;系统研究;频谱分析;频率估计;抗噪性能;阶比跟踪;跟踪分析;仿真;转速;校正法 |
| 摘要： | 汽车NVH（噪声、振动与舒适性）性能是当今各汽车生产厂家和相关学者研究的热点之一。发动机作为汽车振动与噪声的主要激励源，对其振动的控制与隔离成为整车NVH研究的重点。发动机激励力和扭转振动特性作为发动机NVH开发所需的必要参数，其测试分析是NVH测试中一个重要的问题。 本文针对精确地获取发动机激励力和扭振特性这一目标，系统研究了离散频谱校正理论，指出了其中存在的一些问题，并对其进行了针对性的改进与发展。主要的理论研究内容包括：推导了加任意对称窗时高斯白噪声的离散频谱特性，从理论上系统研究了随机噪声背景下单谐波信号离散频谱分析和校正方法的精度，并结合仿真研究，指出比值校正法在接近于整周期采样时抗噪性能较差，相位差法在对相位差进行解卷绕操作过程中，由于噪声的影响可能产生过度调整而导致频率估计错误；提出了一种调制FFT算法，相对于传统的FFT算法将频率分辨率提高了一倍，减小了离散频谱分析的误差；将调制FFT应用到离散频谱校正当中，进一步提高了比值校正法、相位差法和能量重心法的校正精度与抗噪性能，消除了基于传统FFT校正方法所存在的缺陷。 将基于调制FFT的离散频谱校正方法应用到了发动机激励力识别中，直接提取缸体表面各测点振动响应各分析谐次的频率、幅值和相位，从而识别出发动机激励力，避免因无法精确获得各测点的相位而需求解非线性问题，仿真和试验分析均表明了该方法具有较高的识别精度。 通过仿真对比分析确定了基于调制FFT的能量重心法特别适用于转速有较小波动的发动机稳态扭振信号的处理。结合瞬时频率估计理论与能量重心频谱校正方法提出了一种无需转速测量的阶比跟踪分析算法，可在精确提取转速的同时，一次提取出各分析谐次的幅值，简化了测试设备，并将其应用到了发动机瞬态扭振信号处理中。对发动机稳态和瞬态扭振信号分别进行了仿真和实测分析，并同目前工程应用中较常用的计算阶比跟踪分析和Kalman滤波分析进行了对比，结果表明这几种方法都具有较好的一致性，充分说明了所提方法的有效性和实用性。 |
| 作者： | 杨志坚 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 丁康 |
| 授予学位： | 博士 |
| 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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