envspectrum
机械诊断的包络谱
语法
描述
envspectrum (___）在没有输出参数的情况下，绘制当前图中的包络信号和包络频谱。
例子
振动信号的包络谱
模拟两个振动信号，一个来自健康轴承，一个来自损坏轴承。计算并比较它们的包络谱。
节径为12厘米的轴承有8个滚动元件。每个滚动元件直径为2厘米。外部赛车保持静止，内部赛车以每秒25圈的速度行驶。加速度计对10千赫的轴承振动进行采样。
Fs = 10000;F0 = 25;N = 8;D = 0.02;P = 0.12;
来自健康轴承的振动信号包括几个阶的驱动频率。绘制0.1秒的数据。
T = 0:1/fs:1-1/fs;z = [1 0.5 0.2 0.1 0.05] * sin(2 *π* f0 *(1 2 3 4 5]。* t) / 5;Plot (t,z) xlim([0.4 0.5])
轴承外圈的缺陷对轴承造成一系列5毫秒的影响。最终，这些冲击导致轴承磨损。冲击发生在轴承的球通过频率外圈(BPFO)处，
在哪里 是驾驶速度，n是滚动元件的个数，d为滚动元件的直径，p是轴承的节径，和θ为轴承接触角。假设接触角为零，计算BPFO。
Ca = 0;Bpfo = n*f /2*(1-d/p*cos(ca))
Bpfo = 83.3333
模型每个冲击作为一个3千赫正弦波窗口由一个平顶窗口。将冲击与梳状函数进行卷积，使其具有周期性。绘制0.1秒的数据。
fImpact = 3000;tImpact = 0:1/fs:5e-3-1/fs;xImpact = sin(2*pi*fImpact*tImpact).*flattopwin(length(tImpact))'/10;xComb = 0 (size(t));xComb(1:fs/bpfo:end) = 1;x = conv(xComb,xImpact，“相同”) / 3;Plot (t,x+z) xlim([0.4 0.5])
在信号中加入高斯白噪声。指定噪声方差为1/30²。绘制0.1秒的数据。
yGood = z + randn(size(z))/30;yBad = x+z + randn(size(z))/30;plot(t,yGood,t,yBad) xlim([0.4 0.5])“健康”，“受损”）
计算并绘制包络信号和光谱。
envspectrum([yGood' yBad']，fs) xlim([0 10*bpfo]/1000)
将峰值位置与BPFO的谐波频率进行比较。包络谱中的BPFO谐波是轴承磨损的标志。
harmImpact = (1:10)*bpfo;[X,Y] = meshgrid(harmImpact,ylim);持有在情节(X / 1000 Y”:k”)传说(“健康”，“受损”，“BPFO谐波”)举行从
计算信号的韦尔奇谱。请指定频率分辨率为5hz。
图pspectrum([yGood' yBad']，fs，“FrequencyResolution”5)传说(“健康”，“受损”）
在频谱的低端，驱动频率及其阶数掩盖了其他特征。健康轴承的光谱和损坏轴承的光谱是无法区分的。
xlim (10 * bpfo [0] / 1000)
故障轴承的频谱显示了冲击频率调制的BPFO谐波。
xlim ((bpfo * [10] -10 + fImpact) / 1000)
时间表包络谱
生成一个双通道信号，类似于每10毫秒完成一次旋转的轴承的振动信号。信号以10 kHz采样0.2秒，对应20个轴承旋转。
Fs = 10000;Tmax = 20;MLT = 0.01;T = 0:1/fs:mlt-1/fs;
在每个10毫秒的间隔内:
第一个通道是阻尼正弦信号，阻尼常数为700，正弦波频率为600hz。
第二个通道是另一个阻尼正弦波，阻尼常数为800，正弦波频率为500hz。第二个信道滞后于第一个信道5毫秒。
画出信号。
Y1 = sin(2* *600*t).*exp(-700*t);Y2 = sin(2* *500*t).*exp(-800*t);Y2 = [Y2 (51:100) Y2 (1:50)];T = (0:1/fs:mlt*tmax-1/fs)';Y = repmat([y1;y2]，1,tmax)';情节(T, Y)
使用时间间隔创建持续时间数组T．用持续时间阵列和双通道信号构造一个时间表。
dt =秒(T);ttb =时间表(dt,Y);
使用envspectrum没有输出参数显示两个通道的包络信号和包络频谱。计算整个Nyquist区间的频谱，不包括两端的100hz区间。
envspectrum (ttb“乐队”4900年[100])
信号的包络谱在1/0.01 = 0.1 kHz重复率的整数倍处具有峰值。这是意料之中的。envspectrum去除高频正弦分量，专注于低频重复行为。这就是包络谱是分析旋转机械的有用工具的原因。
计算包络信号和它被计算的时间。检查输出变量的类型。
[~，~，ttbenv,ttbt] = envspectrum(ttb, ttb, ttbt)“乐队”4900年[100]);谁ttb *
名称大小字节类属性ttb 2000x1 48977时间表ttbenv 2000x1 48985时间表ttbt 2000x1 16002 duration
时间向量是持续时间类型，例如输入时间表的时间值。输出时间表与输入时间表的大小相同。
将输入时间表的每个通道存储为单独的变量。计算包络信号和时间矢量。检查输出类型。
btb =时间表(dt,Y(:，1)，Y(:，2));[~，~，btbenv,btbt] = envspectrum(btb，“乐队”4900年[100]);谁btb *
名称大小字节类属性btb 2000x2 49199时间表btbenv 2000x2 49219时间表btbt 2000x1 16002 duration
输出时间表与输入时间表的大小相同。
调制脉冲的包络谱
产生一个以1千赫采样的信号，持续5秒。该信号由0.01秒的矩形脉冲组成，每T= 0.25秒。将信号调幅到载频150hz的正弦波上。
Fs = 1e3;Tmax = 5;T = 0:1/fs:tmax;Y = pulstran(t, 0:25:tmax,rectpuls=0.01);Fc = 150;Z =调制(y,fc,fs);
绘制原始信号和调制信号。只显示前几个循环。
情节(t t, y,, z,“-”网格)在轴([0 1 -1.1 1.1])
计算信号的包络和包络谱。使用复杂解调确定信号包络。计算以载波频率为中心的20hz区间的包络频谱。
[q,f,e,te] = envspectrum(z,fs,Method=“解调”,乐队= [fc-10 fc + 10]);
绘制包络信号和包络谱。放大从0到50 Hz的间隔。
Subplot (2,1,1) plot(te,e) xlabel(“时间”)标题(“信封”) subplot(2,1,2) plot(f,q) xlim([0 50])“频率”)标题(“包络谱”）
包络信号具有相同的时间周期，T= 0.25秒，作为原始信号。包络谱在1 /处有脉冲T= 4hz。
重复计算，但是现在使用希尔伯特函数来计算包络线。使用10阶有限脉冲响应(FIR)滤波器对信号进行带通滤波。的内置功能绘制包络信号和包络频谱envspectrum．
envspectrum (z, fs,方法=“希尔伯特”FilterOrder = 10)
将信号嵌入方差为1/3的高斯白噪声中。画出结果。
Zn = z + randn(size(z))/3;情节(t、锌、“-”网格)在轴([0 1 -1.1 1.1])
计算并显示包络信号和包络频谱。在以载波频率为中心的10hz区间上使用复解调计算包络频谱。放大从0到50 Hz的间隔。
envspectrum(zn,fs,Band=[fc-5 fc+5]) xlim([0 50])
输入参数
输出参数
算法
envspectrum最初消除输入信号的直流偏置，x，然后计算包络信号。
如果
方法设置为“希尔伯特”，函数为:带通滤波信号。FIR滤波器的顺序由
FilterOrder截止频率在英国航空公司(1)而且英国航空公司(2),在那里英航是否使用了指定的频带乐队．计算分析信号
希尔伯特函数。计算包络信号作为解析信号的绝对值。
如果
方法设置为“解调”，函数为:对信号进行复杂解调。信号乘以exp (j2πf0t）,在那里f0= (
英国航空公司(1)+英国航空公司(2)) / 2．对解调后的信号进行低通滤波，计算分析信号。FIR滤波器的顺序由
FilterOrder和一个截止频率（英国航空公司(2)- - - - - -英国航空公司(1)) / 2．将包络信号计算为解析信号绝对值的两倍。
在计算包络信号后，该函数从包络中去除直流偏置，并使用FFT计算包络频谱。
参考文献
兰德尔，罗伯特·邦德。基于振动的状态监测．英国奇切斯特:John Wiley & Sons出版社，2011年。
扩展功能
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在R2017b中引入
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