envspectrum

Спектр огибающей для диагностики оборудования.

Библиотека

EngeeDSP

Синтаксис

Вызов функции

es,f,env,t = envspectrum(x,fs) — возвращает спектр огибающей сигнала x, дискретизированного с частотой fs, а также вектор частот f, на которых вычисляется спектр es, огибающую сигнала env и моменты времени t, в которые вычисляется аргумент env.

Если x — матрица, то функция вычисляет спектр огибающей независимо для каждого столбца и возвращает результат в соответствующем столбце матрицы es.

es,f,env,t = envspectrum(___,Name=Value) — задает дополнительные параметры с помощью аргументов типа «имя-значение». Параметры включают алгоритм Method, используемый для вычисления огибающей сигнала, и частотный диапазон Band, в котором оценивается спектр.

envspectrum(___,out=:plot) — строит график огибающей сигнала и спектра огибающей.

Аргументы

Входные аргументы

# x — входной сигнал
вектор | матрица

Details

Входной сигнал, заданный как вектор или матрица. Если x — вектор, он рассматривается как один канал. Если x — матрица, то функция envspectrum вычисляет спектр огибающей независимо для каждого столбца и возвращает результат в соответствующем столбце матрицы es.

Типы данных	`Float32`, `Float64`
Поддержка комплексных чисел	Да

# fs — частота дискретизации
скаляр

Details

Частота дискретизации, заданная как положительный вещественный скаляр.

Типы данных

Float32, Float64

Входные аргументы «имя-значение»

Укажите необязательные пары аргументов в виде Name=Value, где Name — имя аргумента, а Value — соответствующее значение. Аргументы типа «имя-значение» должны располагаться после других аргументов, но порядок пар не имеет значения. Можно указать несколько пар «имя-значение».

# Method — алгоритм вычисления огибающей сигнала
"demod" (по умолчанию) | "hilbert"

Details

Алгоритм вычисления огибающей сигнала, заданный как "demod" или "hilbert". Дополнительную информацию см. в разделе Алгоритмы.

# Band — частотный диапазон для вычисления спектра огибающей
[fs/4 fs*3/8] (по умолчанию) | вектор

Details

Частотный диапазон для вычисления спектра огибающей, заданный как двухэлементный вектор со строго возрастающими значениями от нуля до частоты Найквиста.

Типы данных	`Float32`, `Float64`
Поддержка комплексных чисел	Да

# FilterOrder — порядок КИХ-фильтра
50 (по умолчанию) | скаляр

Details

Порядок КИХ-фильтра, заданный как положительное целое число.

Если для аргумента Method установлено значение "hilbert", то этот аргумент определяет порядок полосового КИХ-фильтра.
Если для аргумента Method установлено значение "demod", то этот аргумент определяет порядок низкочастотного КИХ-фильтра.

Типы данных

Int32, Int64

# out — тип выходных данных
:data (по умолчанию) | :plot

Details

Тип выходных данных:

:data — функция возвращает данные;
:plot — функция возвращает график.

Выходные аргументы

# es — спектр огибающей
вектор | матрица

Details

Спектр огибающей, возвращаемый в виде вектора или матрицы.

# f — частоты
вектор

Details

Частоты, на которых вычисляется спектр огибающей, возвращаемые в виде вектора.

# env — огибающая сигнала
вектор | матрица

Details

Огибающая сигнала, возвращаемая в виде вектора или матрицы.

# t — значения времени
вектор

Details

Значения времени, в которые вычисляется огибающая сигнала, возвращаемые в виде вектора.

Алгоритмы

Функция envspectrum сначала удаляет постоянное смещение из входного сигнала x, а затем вычисляет огибающую сигнала.

Если для аргумента Method установлено значение "hilbert", то функция выполняет следующие действия:
1. Фильтрует сигнал полосовым фильтром. КИХ-фильтр имеет порядок, заданный аргументом FilterOrder, а частоты среза равны ba[1] и ba[2], где ba — частотный диапазон, заданный аргументом Band.
2. Вычисляет аналитический сигнал с помощью функции hilbert.
3. Вычисляет огибающую сигнала как абсолютное значение аналитического сигнала.
Если для аргумента Method установлено значение "demod", то функция выполняет следующие действия:
1. Выполняет комплексную демодуляцию сигнала. Сигнал умножается на , где .
2. Фильтрует демодулированный сигнал фильтром нижних частот для вычисления аналитического сигнала. КИХ-фильтр имеет порядок, заданный аргументом FilterOrder, и частоту среза .
3. Вычисляет огибающую сигнала как удвоенное абсолютное значение аналитического сигнала.

После вычисления огибающей сигнала функция удаляет постоянное смещение из огибающей и вычисляет спектр огибающей с помощью БПФ.

Литература

Randall, Robert Bond. Vibration-Based Condition Monitoring. Chichester, UK: John Wiley & Sons, 2011.