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GBT 29716.3-2021 机械振动与冲击 信号处理 第3部分：时频分析方法.pdf简介：

GBT 29716.3-2021是中国国家标准，全称为《机械振动与冲击 信号处理 第3部分：时频分析方法简介》。这个标准主要针对机械振动和冲击信号的处理技术，其中时频分析方法是重要内容之一。

时频分析是一种在信号处理领域中广泛使用的分析技术，它将时间域和频率域的信息结合在一起，可以同时展示信号在时间和频率上的变化情况。在机械振动和冲击信号中，这种分析方法特别有用，因为这些信号通常是非平稳的，其频率成分可能会随时间变化。

具体来说，时频分析方法可以帮助分析者：

1. 确定信号的频率成分随时间的变化，例如，是否存在频率的突变、频率的漂移等。 2. 识别信号中的瞬态事件，如冲击、振动峰值等。 3. 估计信号的功率谱密度，即在不同频率下的能量分布。 4. 分析信号的稳定性，如评估其随时间的长期行为。

GB/T 29716.3-2021提供了关于如何选择和应用这些时频分析方法的指导，包括但不限于小波分析、短时傅立叶变换（STFT）、持续谱估计、Wigner-Ville分布等。这有助于工程师和研究人员更准确地理解和解释机械振动和冲击信号，从而进行有效的故障诊断和设备维护。

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机械振动与冲击信号处理 第3部分：时频分析方法

机械振动与冲击信号处理

GB/T29716的本部分规定了对一段时间内物理或工程量（如加速度、力或位移）的给定采样测量 进行时频分析的数字计算方法。给出了几个时频变换的数学公式，并对参数的记录提出了要求和建议。 数据可通过对机械结构实验测量得到，也可从机械结构的数值仿真中获得。由于机械结构种类多 样，如显微仪器、乐器、汽车、加工机器、建筑物和土木结构等，因此所涉及的数据的类型非常广泛。通过 这些数据可确定机器或人体对机械振动和冲击的响应

信号的短时傅里叶变换是对给定数据块的一部分进行傅里叶变换。它显示了谱是如何随时间变化 的。其定义如公式（1）所示，详细内容参见参考文献|3

以下参数应事先指定：短时积分窗K；窗函数w（k），0≤k≤K一1；以及时间指标的增量△n。 对物理量S，（m，n）|²的描绘用于定量分析，它的单位为u/Hz²。 注1：时间指标的增量常为1，K/2或K。 注2：数值K取决于待分析信号的时间和频率。较大的K可以更好地表达频率细节，较小的K可以更好地表达 时间细节。

注2：维格纳分布由整个数据块的自相关推导得到。 产生虚假的成分。 注3：维格纳分布中的时域采样间隔是原始数据（n)采样间隔的两倍，这是因为自相关的时间增量是其时间间隔 的两倍。因此，采集n点的采样时间为t=n2△t。 注4：一个关于分辨率和虚假成分的例子参见附录A

参数。为给定值，该参数为无量纲的。 对三，（m，n）的绝对值描绘用于定量分析，它的单位为u"s。 注：该变换能减小某些虚假成分

5.3.1连续小波变换的定义

连续小波变换的定义如公式（6)所示

其中，（n）称为母小波。 应声明具体的母小波形式。对O，（k，m）|²的绝对值的平方进行绘制。它的单位为u²/Hz²。 注：小波变换的性能随频率尺度变化。因此，频率越低，频率分辨率越低，时间分辨率越高，频率越高，频率分辨率 越高.时间分辨率越低

5.3.2母小波的定义

母小波，（n）DB32／T 4040.6-2021 政务大数据 数据元规范 第6部分：电子证照数据元.pdf，决定了小波变换的表现。需根据所分析信号的时间和频率特征选择适合的母小 有高斯包络的正弦波定义如公式（7）所示。

效，因此出的实部为在全部求和范围内对出归一什

.1 脉冲序列模拟正常的齿轮的啮合振动的维格

2脉冲序列模拟有缺陷的齿轮的啮合振动的维