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信号处理中的特征提取技术
EMD分解(经验模态分解)是一种自适应信号分解方法,适用于非线性非平稳信号分析。其核心思想是将复杂信号分解为有限个IMF分量,每个IMF满足极值点数量与过零点数量相等或最多相差1的特性。通过筛分过程迭代提取各阶IMF,最终获得从高频到低频的多尺度分量。
边际谱计算是在希尔伯特变换基础上进行的时频分析技术。对每个IMF分量进行希尔伯特变换后,通过幅值平方计算瞬时能量,最终将所有分量的瞬时能量叠加形成完整的时频能量分布图,这种方法相比传统频谱分析更能反映非平稳信号的时变特性。
Hilbert包络解调是故障诊断中的常用手段,特别适合提取振动信号中的冲击特征。通过对信号进行希尔伯特变换后求取解析信号的模量,可有效分离出调制信号的包络线,再对包络谱分析即可识别机械设备的故障特征频率。
小波包频带能量分析提供了比小波变换更精细的频带划分能力。通过小波包树结构对信号进行多层分解后,计算各节点对应频带的能量值,形成能量特征向量,这种特征对旋转机械的早期故障敏感度高。
K均值聚类作为无监督学习方法,常与上述特征结合使用。将提取的时频特征向量作为样本点,通过迭代优化聚类中心实现特征自动分类,可用于设备状态识别或故障模式划分。各特征提取程序配合使用,可构建完整的智能诊断系统。