杨辉跃, 涂亚庆, 张海涛, 李　明

(后勤工程学院 信息工程系，重庆　401311)

一种基于LMS的振动信号相位差自适应无偏估计方法及应用

杨辉跃, 涂亚庆, 张海涛, 李明

(后勤工程学院 信息工程系，重庆401311)

摘要：针对振动信号相位差估计问题，提出了一种基于LMS的自适应无偏估计方法。该方法通过一路信号与其正交的三角运算来配准另一路信号，相位差的正切值等于两个配准系数之比；根据均方误差最小原则对配准系数进行迭代更新，从而实现相位差自适应估计；理论推导出噪声引起的估计偏差，并据此对估计结果进行偏差补偿，实现相位差无偏估计，给出了补偿公式和方法流程。实验结果表明：该方法能准确估计出两路同频振动信号相位差，经偏差补偿后估计精度显著提高；在相位差发生突变时，能进行快速跟踪测量，具有较好动态测量特性；该方法在变化流量下科氏流量计振动信号相位差估计中的应用，验证了方法的工程实用性。

关键词：相位差; 自适应; 无偏估计; LMS算法; Hilbert变换

相位差测量技术在振动分析、故障诊断、电力系统、仪器仪表、智能控制等诸多领域应用中有着重要意义[1-3]。现有诸如过零鉴相[4]、数字相关[5-6]、DFT谱分析[7]等方法在动态相位差估计方面存在各自不足。过零鉴相法利用两路信号过零点的时间计算相位差，计算速度快，但硬件成本高；数字相关法利用两路信号的相关函数估计相位差，对随机噪声抑制能力强，但受谐波影响较大且要求同步采样；……