唐贵基，王晓龙

(华北电力大学 机械工程学院，河北 保定 071003)

2005年Smith Jonathan S在EMD理论基础上提出一种新的时频分析方法——局部均值分解法(Load Mean Decomposition,LMD)，该方法同样具有自适应性，可以将任何一个复杂的多分量复合信号分解成多个乘积函数(Product Function，PF)分量及一个余量相加的形式，PF分量能够真实地反映原信号的信息[1]。相对于EMD来说，LMD受端点效应影响较小，并且可以避免EMD 算法自身存在的问题，用于故障诊断，具有一定的优势。鉴于LMD在故障诊断领域良好的应用前景以及LabVIEW软件在信号分析处理方面的广泛应用，根据LMD算法理论开发出LabVIEW的LMD模块，将更有利于测试系统的搭建。

1 LMD算法简介

对于给定的信号x(t)，LMD算法流程为[2]：

(1)确定原信号x(t)的所有局部极值点ni。

(2)计算相邻极点的均值和包络估计值

(1)

(2)

(3)均值和估计值分别用直线连接后进行滑动平均处理，得到局部均值函数m11(t)和包络估计函数a11(t)。

(4)获得包络信号a1(t)和纯调频信号s1n(t)。

h11(t)=x(t)-m11(t)，

(3)

s11(t)=h11(t)/a11(t)，

(4)

如果s11(t)的包络估计函数a12(t)≠1，则将其作为原始数据重复上述过程，直到其包络估计函数a1(n+1)(t)=1，则得到纯调频信号s1n(t)，则包络信号为

(5)

包络信号a1(t)即为瞬时幅值，通过纯调频信号s1n(t)即可求得瞬时频率f1(t)为

(6)

(5)求得乘积函数分量。将包络信号a1(t)和纯调频信号相乘即可得到第1个乘积函数分量，即

PF1(t)=a1(t)s1n(t)。

(7)

原信号x(t)减去PF1(t)后获得新信号u1(t)，将u1(t)作为原始数据重复上述过程k次，直到余量uk(t)为单调函数或常数。

2 LMD算法的LabVIEW程序实现

LMD算法通过图形化编程语言LabVIEW实现，经过模块化划分后的主程序框图如图1所示。

LMD主程序中包含极值延拓、样条插值、分量判别、分量求取、余量判别、瞬时频率求取、形态学滤波共7个子VI。……