制动盘固有频率测量分析仪

为了快速准确的完成对制动盘固有频率的检测,开发了一套在线检测系统。该系统由传感器、数据采集硬件、数据采集及分析软件模块、在线检测软件模块及控制电路构成。一种制动盘固有频率在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)使用力锤敲击制动盘；

2)通过PULSE采集制动盘的力锤激励力信号和粘贴在制动盘上传感器的振动加速度响应信号，根据采集得到的信号得到各响应点和激励点之间的频率响应函数；

3)对频响函数进行截断奇异值分解降噪：

3-1)将测得的频响函数转化为时域的单位脉冲响应函数，之后再将降噪后的时域信号转化至频域利用LSCF法进行参数识别；

3-2)将转化后的单位脉冲响应函数看作一个含有噪声干扰的原始信号h(t_k)(k＝1,2,…,N_f)；其中：t_k为第k个时间点，N_f为频响函数的线数。

根据Takens相空间重构理论，将所述的原始信号映射到m×n维相空间内，m<n，得到重构的相空间轨道矩阵D_H：

D_H为Hankel矩阵，且m+n-1＝N_f。

矩阵D_H表示了重构吸引因子在相空间的演化特性，可表示为D_H＝D+W，其中D为信号的轨道矩阵，W为噪声的轨道矩阵。这样对原始信号的降噪问题就转化为已知D_H，寻找D的逼近问题。

3-3)对矩阵D_H进行奇异值分解：

svd(D_H)＝[U,S,V] (2)

U为m×m阶酉矩阵，V为n×n阶酉矩阵，S是半正定m×n阶对角矩阵，D_H的奇异值从大到小排列在S的对角线上，根据Frobenious范数意义下矩阵逼近定理，截断其前p个奇异值而其他奇异值置为零，利用奇异值分解的逆过程得到D′_H矩阵，即D′_H＝U×S_p×V^H，S_p为截断后部分奇异值置零的m×n阶矩阵。D′_H矩阵即为截断阶次为p的情况下对轨道矩阵D_H的逼近，这时噪声一定程度上被压缩。

3-4)截断阶次p可由信号的奇异熵增量确定，截断后信号奇异熵的表达式为：

式中，ΔE_i为奇异熵在阶次i处的增量，其值可通过下式计算：

一种制动盘固有频率在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)使用力锤敲击制动盘；

2)通过PULSE采集制动盘的力锤激励力信号和粘贴在制动盘上传感器的振动加速度响应信号，根据采集得到的信号得到各响应点和激励点之间的频率响应函数；

3)对频响函数进行截断奇异值分解降噪：

3-1)将测得的频响函数转化为时域的单位脉冲响应函数，之后再将降噪后的时域信号转化至频域利用LSCF法进行参数识别；

3-2)将转化后的单位脉冲响应函数看作一个含有噪声干扰的原始信号h(t_k)(k＝1,2,…,N_f)；其中：t_k为第k个时间点，N_f为频响函数的线数。

根据Takens相空间重构理论，将所述的原始信号映射到m×n维相空间内，m<n，得到重构的相空间轨道矩阵D_H：

D_H为Hankel矩阵，且m+n-1＝N_f。

矩阵D_H表示了重构吸引因子在相空间的演化特性，可表示为D_H＝D+W，其中D为信号的轨道矩阵，W为噪声的轨道矩阵。这样对原始信号的降噪问题就转化为已知D_H，寻找D的逼近问题。

3-3)对矩阵D_H进行奇异值分解：

svd(D_H)＝[U,S,V] (2)

U为m×m阶酉矩阵，V为n×n阶酉矩阵，S是半正定m×n阶对角矩阵，D_H的奇异值从大到小排列在S的对角线上，根据Frobenious范数意义下矩阵逼近定理，截断其前p个奇异值而其他奇异值置为零，利用奇异值分解的逆过程得到D′_H矩阵，即D′_H＝U×S_p×V^H，S_p为截断后部分奇异值置零的m×n阶矩阵。D′_H矩阵即为截断阶次为p的情况下对轨道矩阵D_H的逼近，这时噪声一定程度上被压缩。

3-4)截断阶次p可由信号的奇异熵增量确定，截断后信号奇异熵的表达式为：

式中，ΔE_i为奇异熵在阶次i处的增量，其值可通过下式计算：

制动盘固有频率测量分析仪

DFT5004动态信号采集分析系统是我公司开发的基于以太网接口数据采集产品。 可与带以太网接口的各种台式计算机、笔记本机、 工控机，连接构成高性能的数据采集测量系统。 该产品采用高精度16位A/D 转换芯片, 具有设计讲究, 测量精度高, 传输速度快,连接方便等优点，与DFT6000软件相连，可组成功能强大的振动采集、分析和处理系统，广泛应用于科学实验, 工业测量控制等领域。

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