贾林山,张庆,2

(1.西安交通大学机械工程学院,710049,西安; 2.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验,710049,西安)

瞬时频率是调幅-调频(AM-FM)信号的重要调制参数,对于探究非平稳、非线性过程的信息表征机制具有重要意义[1]。然而,由于调频造成的频域复杂性,传统的基于稳态频谱分离的解调技术无法获得准确的瞬时频率,因此研究瞬时频率的求解方法具有重要意义。目前,有许多瞬时频率求解方法,包括应用于经验AM-FM分解中的直接正交法(DQ)与归一化Hilbert变换法(NHT)[1]、应用于Hilbert-Huang变换中的Hilbert变换法(HT)[2]、应用于LMD中的直接计算法[3]、Teager能量算子法[4]等,近年来,复域能量算子解调法[5]等一些新的瞬时频率求解方法也相继被提出。

基于LMD的直接计算法是一种性能良好的瞬时频率计算方法,具有不会出现难以解释的负频率、无明显的端点效应等优点[6],目前已经成功应用于脑电信号分析[3]、转子碰磨故障诊断[5]、齿轮和轴承故障诊断[7]、颤振识别[8]等领域。但是该方法也存在一些问题,首先通过反余弦函数求解得到的瞬时相位不是单调的,为获得正的瞬时频率,需要将之展开为单调递增的瞬时相位,该步骤较为复杂,使得直接计算法的运行效率较低;其次,直接计算法求得的瞬时频率在对应于纯调频信号极值点附近位置总是不可避免地存在较大的计算误差,在瞬时频率曲线上表现为明显的畸变[9]。

针对直接计算法进行相位展开而导致的低效率的问题,本文提出了一种快速直接计算法,不需要进行相位展开,运行效率更高。……