【摘要】：為滿足裝備用橡膠減振器設(shè)計、鑒定驗收及壽命評估對減振器在裝備振動環(huán)境下的載荷譜的需求,詳細介紹了對實采振動信號進行預(yù)處理的方法,給出對預(yù)處理后的信號開展頻譜分析和濾波處理的方法,制定了對處理后的振動信號進行功率譜計算分析的思路。以實采橡膠減振器振動加速度信號為例,編寫Matlab實現(xiàn)程序,編制了相應(yīng)的實驗室隨機振動載荷譜。本文的研究成果對艦用橡膠減振器的壽命和可靠性研究及試驗開展具有一定的指導(dǎo)意義。
【圖文】：

1原始信號分析與預(yù)處理1.1實采隨機振動信號本文分析的實采信號為某艦用回轉(zhuǎn)型機械設(shè)備隔振系統(tǒng)機角處橡膠減振器上下端的隨機振動加速度信號。圖1中黑色圓圈內(nèi)是原始信號的奇異值及毛刺現(xiàn)象，從圖中看不出明顯的趨勢項。由于整個振動信號采集系統(tǒng)線路繞經(jīng)柴油機、起動機等電、磁、熱較為集中的部位,在測試過程中,這些因素會對系統(tǒng)采集的信號造成一定干擾。在開展輸入激勵功率譜密度計算前需對所采信號進行預(yù)處理。1.2信號預(yù)處理根據(jù)原始信號特征，對其進行去奇異值、去直流分量、平滑化去毛刺以及去趨勢項處理，下面介紹對原始信號進行預(yù)處理的各步驟的方法及處理結(jié)果。1.2.1去奇異值處理載荷譜信號中的奇異點是指信號數(shù)據(jù)的變化不符合正常變化規(guī)律發(fā)生的突變現(xiàn)象,通常奇異點的產(chǎn)生與信號的測量、記錄、模數(shù)轉(zhuǎn)換及傳輸過程中的干擾和偶然因素有關(guān)。通�？刹捎美肋_方法去除奇異值。該方法的思想是，如果某測量值與平均值之差大于標(biāo)準偏差的3倍，則予以剔除，其表達式如下|xixˉ|>3Sx，(1)xˉ=1n∑ni=1xi式中：是樣本均值，是樣本標(biāo)準偏差。該方法適合類似本文原始信號的大樣本數(shù)據(jù)。其Matlab實現(xiàn)的程序段為：w=3;yichang=abs（x-mean（x））>w*std（x）;x（yichang）=[];對減振器上端和下端原始信號去奇異值處理后結(jié)果如圖2所示。1.2.2去直流分量載荷譜信號中的直流成分稱作直流分量，去除直流分量的思路是用樣本值減去樣本均值即可。本文中減振器上端振動信號的直流分量為1.0613E 004，下端為2.9181E 006,單位均是m/s2。1.2.3平滑化去毛刺在多路信號變化的瞬間，組合邏輯的輸出常常產(chǎn)生一些小的尖峰，即毛刺信號。平滑化去毛刺的處理方法通常是對信號進行多次的平滑處理。

常變化規(guī)律發(fā)生的突變現(xiàn)象,通常奇異點的產(chǎn)生與信號的測量、記錄、模數(shù)轉(zhuǎn)換及傳輸過程中的干擾和偶然因素有關(guān)。通�？刹捎美肋_方法去除奇異值。該方法的思想是，如果某測量值與平均值之差大于標(biāo)準偏差的3倍，則予以剔除，其表達式如下|xixˉ|>3Sx，(1)xˉ=1n∑ni=1xi式中：是樣本均值，是樣本標(biāo)準偏差。該方法適合類似本文原始信號的大樣本數(shù)據(jù)。其Matlab實現(xiàn)的程序段為：w=3;yichang=abs（x-mean（x））>w*std（x）;x（yichang）=[];對減振器上端和下端原始信號去奇異值處理后結(jié)果如圖2所示。1.2.2去直流分量載荷譜信號中的直流成分稱作直流分量，去除直流分量的思路是用樣本值減去樣本均值即可。本文中減振器上端振動信號的直流分量為1.0613E 004，下端為2.9181E 006,單位均是m/s2。1.2.3平滑化去毛刺在多路信號變化的瞬間，組合邏輯的輸出常常產(chǎn)生一些小的尖峰，即毛刺信號。平滑化去毛刺的處理方法通常是對信號進行多次的平滑處理。對減振器上端和下端原始信號平滑化去毛刺處理后結(jié)果如圖3所示。圖3中淺色是去奇異值之后的信號，深色是平滑去毛刺后的信號。對比可見，上端信號經(jīng)過光滑處理后，幅值有大幅下降，這說明光滑處理后信號失真，，所以不做光滑處理；下端信號中幅值超過0.05部分的毛刺已經(jīng)被光滑處理。1.2.4去趨勢項通常采集的加速度信號中含有長周期趨勢項，在對數(shù)據(jù)進行二次積分時得到的結(jié)果可能完全失真，因此需消除長周期趨勢項。其Matlab實現(xiàn)方法簡單，但圖1原始振動加速度信號Fig.1Theoriginalvibrationaccelerationsignal圖2原始振動信號去奇異值結(jié)果Fig.2Singularvaluewipingresultoftheoriginalsignal·76·艦船科學(xué)技術(shù)第39卷

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