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  • 希尔伯特包络谱matlab

    2018-04-24 17:36:29
    改程序为matlab包络谱,用于故障信号处理,得到信号的频谱图
  • 用于求幅值包络谱matlab程序-画包络谱和幅值matlab程序.rar 本帖最后由 tamujin 于 2012-2-21 20:15 编辑 画包络谱和幅值matlab程序.rar 画包络谱和幅值谱matlab函数 画...
  • MATLAB希尔伯特Hilbert变换求包络谱 部分源码 clear all;close all;clc fs=10000; %采样频率 t=0:0.005:1*pi; %采样时间 x=4*sin(2*200*pi*t).*(sin(2*4500*pi*t))+25*(sin(2*4500*pi*t)); %原信号x N=length(x); %...
  • 包络谱matlab代码自动高频振荡检测(AHFOD) 该代码仍在开发中,因此欢迎您提出建议,并且不作任何保证。 该代码旨在用于检测以下数据中的高频振荡(HFO): 脑电图脑电图(未经测试) 皮质脑电图ECog(已测试) ...
  • matlab包络分析程序

    2018-06-11 08:44:50
    自己编写的包络分析程序,可以供大家学习交流 ,包络分析基本用法
  • 包络谱和幅值matlab程序

    热门讨论 2011-03-14 12:27:13
    文件中有3个文件,一个测试例程,两个源程序,都是matlab程序
  • Matlab 实现包络谱分析(共振解调)

    千次阅读 2020-10-04 11:13:05
    % 本数据参数:Recording-10 1500r/min,外圈,径向加载1kN,轴向加载2kN 所有通道可用 % 经过计算 外圈故障特征频率:理论值(5.6Fr=5.6*1500/60=140) clc clear all; load Recording_10.mat ...
    
    % 本数据参数:Recording-10  1500r/min,外圈,径向加载1kN,轴向加载2kN  所有通道可用
    % 经过计算 外圈故障特征频率:理论值(5.6Fr=5.6*1500/60=140)
    clc
    clear all;
    
    load Recording_10.mat
    
    ch1=Channel_1_Data;
    ch2=Channel_2_Data;
    
    Fs = 65536;            % Sampling frequency 
    T = 1/Fs;             % Sampling period       
    L = length(ch1)           % Length of signal
    t = (0:L-1)*T;        % Time vector
    x = (0:L-1);        
    
    figure(1)
    %subplot(2,1,1)
    %plot(t,ch1)   % t轴单位是s  
    plot(x,ch1)
    xlabel('Time/s','fontsize',10.5)
    ylabel('Amp','fontsize',10.5)
    
    %axis([0 0.1 -30 30])
    axis([0 4000 -50 50])
    %subplot(2,1,2)
    %plot(ch2)
    
    axis([0 4000 -50 50])
    
    %================FFT===================
                      
    
    
    Y = fft(ch1);   %此时的Y为复数 a+bi 
    %计算双侧频谱 P2。然后基于 P2 和偶数信号长度 L 计算单侧频谱 P1。
    
    
    P2 = abs(Y/L);
    P1 = P2(1:L/2+1);
    P1(2:end-1) = 2*P1(2:end-1);
    %定义频域 f 并绘制单侧幅值频谱 P1。一般情况下,较长的信号会产生更好的频率近似值。
    
    f = Fs*(0:(L/2))/L;
    figure(2)
    plot(f,P1) 
    
    title('x-axis vibration spectrogram','fontsize',10.5)
    
    xlabel('Freq','fontsize',10.5)
    ylabel('Amp','fontsize',10.5)
    
    % set(gca, 'LineWidth',1)  
    % set(gca,'FontSize',10.5);
    % set(gcf,'Position',[100 100 1300 280]);
    
    % axis([0 200 0 2])
    
    
    %================Envelope===================
    %  'analytic' 效果不佳
    %  40,'rms   效果不错 (推荐)
    %  peak 运算较慢   50,'peak 效果较好 特征峰值较高
    [up,lo]=envelope(ch1,50,'rms');  
     
    figure(3)
    subplot(2,1,1)
    plot(t,ch1)
    axis([0 0.1 -30 30])
    
    hold on;
    plot(t,up,'linewidth',1.5)
    subplot(2,1,2)
    plot(t,up)
    axis([0 0.1 -30 30])
    
    %================envelope FFT===================
    
    Y = fft(up);   %此时的Y为复数 a+bi 
    %计算双侧频谱 P2。然后基于 P2 和偶数信号长度 L 计算单侧频谱 P1。
    
    
    P2 = abs(Y/L);
    P1 = P2(1:L/2+1);
    P1(2:end-1) = 2*P1(2:end-1);
    %定义频域 f 并绘制单侧幅值频谱 P1。一般情况下,较长的信号会产生更好的频率近似值。
    
    f = Fs*(0:(L/2))/L;
    figure(4)
    plot(f,P1,'r') 
    
    title('x-axis vibration spectrogram','fontsize',10.5)
    
    xlabel('Freq','fontsize',10.5)
    ylabel('Amp','fontsize',10.5)
    
    % set(gca, 'LineWidth',1)  
    % set(gca,'FontSize',10.5);
    % set(gcf,'Position',[100 100 1300 280]);
    
    axis([0 200 0 6])
    
    
    


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  • matlab对数据进行希尔伯特变化,并求取包络谱
  • 包络谱matlab代码自动高频振荡检测(AHFOD) 该代码仍在开发中,因此欢迎您提出建议。 该代码旨在用于检测以下数据中的高频振荡(HFO): 脑电图脑电图(未经测试) 皮层脑电图ECoG(已测试) 颅内脑电图iEEG(已...
  • 绘制信号的包络matlab

    2012-11-13 15:05:24
    该程序用matlab语言根据计算绘制了信号的包络
  • 实现包络谱轴承故障诊断检测,通过matlab实现,可以直接演示
  • 基于EMD的包络谱进行故障诊断matlab程序实例

    千次阅读 多人点赞 2019-04-09 10:39:01
    基于EMD的包络谱进行故障诊断matlab程序实例 源地址为http://blog.sina.com.cn/s/blog_574d08530100rbe1.html 刚开始接触滚动轴承故障诊断通常都是一头雾水。 其实只要按部就班就可以了。 滚动轴承故障诊断分为数据...

    基于EMD的包络谱进行故障诊断matlab程序实例

    源地址为http://blog.sina.com.cn/s/blog_574d08530100rbe1.html

    刚开始接触滚动轴承故障诊断通常都是一头雾水。

    其实只要按部就班就可以了。

    滚动轴承故障诊断分为数据采集、数据处理和故障辨识(或故障预测)。

    一接到故障诊断这个课题,你首先要明白,这三个步骤中,你想搞哪块。一般在其中一块有突破,基本上硕士就可以毕业了。

    下面介绍的是用EMD和包络解调进行数据处理,然后人工进行故障辨识。

    故障数据:http://download.csdn.net/source/3107403

    该故障数据是美国凯斯西储大学轴承数据中心的,数据使用方法见:http://blog.sina.com.cn/s/blog_574d08530100p3pr.html

    matlab程序:(内圈故障、外圈故障)

    %转速: 1750转/分
    %转频:29.16(29)
    %采样率:12K
    %轴承型号:6205
    %inner ring:5.4152
    %outer ring:3.5848
    %ge train:0.39828
    %rolling element:4.7135
    %外圈故障:104.57
    %内圈故障:157.94(158)
    %滚动体双故障:137.49
    %滚动体单故障:68.75
    %保持架外圈故障:11.62(12)【外圈静止,内圈转动】
    %-----------------
    %转速1750的6025轴承的深度7的内圈点蚀故障
    %驱动计数端的内圈故障,故障明显,基于EMD的包络解调有效
    %风扇计数端的内圈故障,故障效果不好,基于EMD的包络解调不是很有效
    %基础计数端的内圈故障,故障效果不好,基于EMD的包络解调无效,只能看到转频,故障频率不明显
    load 1750I7.mat;%内圈故障数据
    x=X107_DE_time;%驱动计数段的内圈故障
    fs=12000;%采样率
    N=10240;%采样点数(100倍)
    M=0;%采样数据段的起始位置
    n=M:N-1;
    t=n/fs;%信号时间序列
    X=X107_DE_time(1:N);%装载 驱动计数端的内圈故障数据
    %X=X107_FE_time(1:N);%装载 风扇计数端的内圈故障数据
    %X=X107_BA_time(1:N);%装载 基础计数端的内圈故障数据
    %X=X107_DE_time(1:N)-X107_BA_time(1:N);
    y=X’;%信号幅值序列
    k_in=kurtosis(y);%峭度系数,正常轴承为3左右
    figure;%画原始信号时域和频域图
    subplot(211);plot(t,y);title(‘原始信号时域波形’);
    subplot(212);hua_fft1(y,fs);title(‘原始信号频谱’);
    figure;%原始信号的包络谱
    subplot(211);hua_baoluo1(y,fs,1);title(‘原始信号包络谱’);
    subplot(212);hua_baoluo1(y,fs,1,500);title(‘原始信号部分频段包络谱’);
    imf=emd1(y);%经验模态分解
    figure;%前三个IMF分量
    subplot(311);plot(t,imf(1,:));title(‘IMF1时域波形图’);
    subplot(312);plot(t,imf(2,:));title(‘IMF2时域波形图’);
    subplot(313);plot(t,imf(3,:));title(‘IMF3时域波形图’);
    figure;%前三个IMF分量频谱
    subplot(311);hua_fft(imf(1,:),fs,1);title(‘IMF1频谱’);
    subplot(312);hua_fft(imf(2,:),fs,1);title(‘IMF2频谱’);
    subplot(313);hua_fft(imf(3,:),fs,1);title(‘IMF3频谱’);
    figure;%前三个IMF分量选择频段内的包络谱
    xf1=0;%需要查看的包络谱频率段起点频率
    xf2=1000;%需要查看的包络谱频率段终止频率
    subplot(311);hua_baol(imf(1,:),fs,1,xf1,xf2);title(‘IMF1包络谱’);
    subplot(312);hua_baol(imf(2,:),fs,1,xf1,xf2);title(‘IMF2包络谱’);
    subplot(313);hua_baol(imf(3,:),fs,1,xf1,xf2);title(‘IMF3包络谱’);

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  • 而是要用到诸如希尔伯特包络谱、边际、瞬时频率/幅值/相位等方法进一步分析。 这些方法究竟是什么含义,以及怎样使用、怎样实现呢? 一、希尔伯特(Hilbert Spectrum) 希尔伯特是希尔伯特-黄变换得到...

    上一篇文章对希尔伯特-黄变换(HHT)的前世今生进行了介绍。

    不过在研究中通常并不是到希尔伯特-黄变换就停止了。

    而是要用到诸如希尔伯特谱、包络谱、边际谱、瞬时频率/幅值/相位等方法进一步分析。

    这些方法究竟是什么含义,以及怎样使用、怎样实现呢?

    一、希尔伯特谱(Hilbert Spectrum)

    希尔伯特谱是希尔伯特-黄变换得到的最直观结果,(上一篇文章中倒数第二张图——经过HHT的“疯狂的M”),其反映的是信号时间、瞬时频率和幅值之间的关系。该图谱可以用于分析包含混合分量信号中各分量随时间变化的规律,以识别局部特征。需要注意的是,希尔伯特谱有时是将emd分解后所有imf分量作为分析对象的,而有些会有针对性地挑选出某个或某几个imf分量分析,具体怎样操作是要结合具体研究内容有针对性地选择的。

    下边使用一个模拟的轴承故障信号,使用希尔伯特谱寻找缺陷[1]。

    模拟在轴承外圈引入一个缺陷,该缺陷导致一系列冲击,导致磨损逐渐加剧。这些冲击将在轴承的外环故障频率(BPFO)处重复出现。

    模拟出的轴承故障振动特征信号如下图:

    轴承故障振动特征信号

    在4~6秒之间的尖峰是由于轴承振动激发的共振引起的[1],而从5~10秒之间,信号中叠加了幅值逐渐增加的冲击信号。

    对该信号进行EMD分解,其中的部分分量如下图。

    故障信号EMD分解

    对IMF1做希尔伯特谱,得到下图结果。随着轴承磨损的逐渐加剧,冲击能量增加,在2500~3500Hz范围内希尔伯特谱幅值随之增大。

    IMF1的希尔伯特谱

    对IMF3做希尔伯特谱,得到下图结果。这里将轴承振动激发的共振信号分离出来,其频率范围在0~100Hz之内。

    IMF3的希尔伯特谱

    需要再次强调的是,希尔伯特谱是一种时频谱,可以与之类比的是连续小波变换、短时傅里叶变换这种同样是时频分析的方法的谱图。这种谱反应的是信号频率成分随着时间的变化,是做非平稳信号(例如例子中的故障信号)的重要手段。使用这种类型的分析方法强调的就是“变化”,即特征在时间尺度上的改变——因为如果信号没有随时间发生变化,使用频域分析手段就够了。正因如此,HHT的方法在在生物医学(如血压变化)、地球物理(如地震、海浪分析)、工程领域(故障诊断等)的非平稳信号为主要研究对象的领域广泛应用。

    二、边际谱(Marginal Spectrum)

    边际谱是建立在已经算出希尔伯特谱的基础上的,计算方法是将希尔伯特谱在时间轴上进行积分,使之从幅值-时间-频率三者间的关系转变为幅值-频率两者间的关系,描述的是幅值(或能量)在频率轴上的分布。公式为:

    [公式]

    现在问题来了:同样是幅频谱,傅里叶谱和边际谱有什么区别呢?

    在傅里叶谱中,在某一频率上存在着能量意味着具有该频率的正弦或余弦波存在于信号的整个持续时间内;
    而在边际谱中,在某一频率上存在着能量意味着具有该频率的波在信号的整个持续时间内某一时刻出现的可能性较高。
    因此在一定程度上,Hilbert边际谱具有一定的概率意义,Hilbert边际谱可以看作是一种加权的联合 幅值-频率-时间分布,而赋予每个 时间-频率单元的权重即为局部幅值,从而在Hilbert边际谱中,在某一频率上存在着能量就意味着具有该频率的振动存在的可能性,而该振动出现的具体时刻在Hilbert谱中给出。[2]

    简单来说,傅里叶谱和边际谱有一定的相关性,但是在处理非平稳信号时,更适合使用边际谱,因为“傅里叶变换为了在数学上拟合原始数据的非平稳波形,不得不引入大量高频的'伪'谐波分量,这会导致傅里叶谱对低频能量的低估[2]”。

    下图为上边故障轴承信号的傅里叶谱和边际谱:

    频谱中包含高频的‘伪’谐波分量

     

    边际谱的能量更集中于低频部分

     

    三、包络谱(Envelope Spectrum)

    包络谱最常见的应用场景就是机械产品故障诊断(尤其是轴承)。不过需要区别于边际谱的是,包络谱不是基于希尔伯特谱。包络谱的求法是:目标信号希尔伯特变换→得到解析信号求解析信号的模→得到包络信号傅里叶变换→得到Hilbert包络谱

    包络谱是一种解调方法,在某些轴承故障中(例如表面损伤)会在轴承运行中激发出一些列周期性冲击信号,这些信号会与高频固有振动发生调制。包络谱分析能够有效地将这种低频冲击信号进行解调提取。

    不过包络分析结果往往会收到低频噪声的影响,在分析前需要进行带通滤波以消除噪声干扰,而带通滤波器的参数常常难以选择,因为事先并不知道共振频带的范围。此时就可以结合EMD的方法,将原始信号进行EMD分解,选出包含共振频带的前几个IMF分量重构信号,再进行包络分析[3]。

    需要注意的是,包络谱与频谱结果差异较大,包络谱更适用于做故障特征提取。

    还是用轴承故障来举例说明,仿真生成一段轴承外环故障频率(83.33Hz)的轴承外圈故障信号[7]:

    轴承外圈故障信号

    对这段信号直接做频谱图,只能观察到25Hz的转频频率分量。

    故障信号频谱图

    使用包络谱则可以提取到该故障信号:

    故障信号包络谱

     

    四、瞬时频率/幅值/相位

    这里说的瞬时频率、瞬时幅值和瞬时相位这三个概念都是基于希尔伯特变换构造,相关概念不清楚的可以再看一下这里

    这些方法在地质[4]、电气[5]、生物医学[6]等领域的应用,不过这些不是本人的研究方向,且概念相对直观不难理解,就不做展开了。

    另外瞬时频率的定义和估计方法不止这一种,想要了解更多的同学可以看这里:信号瞬时频率的估计方法及其应用

    五、MATLAB代码实现

    上文提到的希尔伯特谱、边际谱、包络谱以及各种瞬时量MATLAB编程实现方法在网上可以搜到一些,不过大多比较杂乱,注释不清,有些还存在错误(甚至官方库中都有错)。同时还存在MATLAB自带函数与第三方库共存,难以选择取舍等情况,对于新手使用不太友好。

    博主重新将上述分析方法进行了编程实现,使之兼具了MATLAB自带函数和第三方库函数,兼容了各个版本的MATLAB软件,可以快速配置,快速上手。获取连接如下:

    https://mianbaoduo.com/o/bread/YZaWm59s

    上述功能已全部封好,直接导入数据就能使用。

    希尔伯特谱:

    function hhtSpec(data,fs,type)
    % 绘制信号希尔伯特谱
    % 输入:
    % data: 待分析信号
    % fs:   采样频率,当fs未知时,可以将fs设置为空([]),并将type设置为2。此时hht图纵轴将经过标准化
    % type: 当type的值为1时,则优先采用MATLAB自带库中的hht函数进行画图,采用的绘图风格也与自带hht函数保持一致,此时hht函数的用法与MATLAB自带函数一致;
    %        当type的值为2时,则强制采用第三方库文件中的希尔伯特谱函数进行画图,不过可能会存在内存不够无法顺利画图的可能
    %        如果type没有传入参数,则该函数内将type设置为1

    边际谱:

    function [mgS,f] = marginalSpec(imf,fs,type)
    % 求边际谱并画图
    % 输入:
    % imf:  imf分量,注意方向:imf是每行一个信号分量的矩阵
    % fs:   采样频率
    % type: 当type的值为1时,则优先采用MATLAB自带库中的函数进行运算;
    %        当type的值为2时,则强制采用第三方库文件中的函数进行运算,不过可能会存在内存不够无法顺利画图的可能(数组超过预设的最大数组大小)
    %        如果type没有传入参数,则该函数内将type设置为1
    %        经测试,使用两种库函数做出的边际谱存在幅值差异,频率点基本一致
    % 输出:
    % mgS:  边际谱幅值。
    % f:    边际谱的频率轴。
    % 
    % 典型用例:
    % imf = kEMD(y);
    % marginalSpec(imf,fs);

    包络谱:

    function [envS,f,xEnv] = envSpec(data,fs)
    % 求信号包络谱并画图
    % 输入:
    % data: 待分析信号
    % fs:   采样频率
    % 输出:
    % envS: 包络谱数值
    % f:    包络谱频率轴
    % xEnv: 包络线

    瞬时频率、瞬时相位和瞬时幅值:

    [insF,insP,insA] = InsFPA(yBad,fs);
    % 求信号的瞬时频率、瞬时相位和瞬时幅值
    % 输入:
    % data: 目标信号
    % fs:   目标信号的采样频率
    % 输出:
    % insF: 瞬时频率
    % insP: 瞬时相位
    % insA: 瞬时幅值

     

    希尔伯特变换相关的内容暂时讲完了

     

     

    参考资料:

    [1] https://ww2.mathworks.cn/help/signal/ref/hht.html#mw_025b9602-e0a8-4b16-9224-21b3b95eb156

    [2] 张郁山. 希尔伯特—黄变换(HHT)与地震动时程的希尔伯特谱——方法与应用研究[D]. 中国地震局地球物理研究所, 2003.

    [3] 朱可恒. 滚动轴承振动信号特征提取及诊断方法研究[J]. 2013.

    [4] 张恩厚, 陈前新. 瞬时振幅,瞬时相位,瞬时频率在地质雷达工程中的应用[J]. 安徽地质, 2004, 014(001):58-60.

    [5]韩晓慧, 杜松怀, 苏 娟, et al. 基于局部均值分解的触电故障信号瞬时参数提取[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(17):221-227.

    [6] 韩晓慧, 杜松怀, 苏娟, et al. 基于局部均值分解的触电故障信号瞬时参数提取[J]. 农业工程学报, 2015, 31(017):221-227.

    [7] Envelope spectrum for machinery diagnosis

    展开全文
  • 用来提取信号包络matlab函数 ,觉得好的下来。如何对这个信号取包络,网上大多是hilbert取包络的方法,下面是一部分代码,后面如何取一个平滑的包络线
  • MATLAB希尔伯特Hilbert变换求包络谱 源程序代码MATLAB希尔伯特Hilbert变换求包络谱 源程序代码MATLAB希尔伯特Hilbert变换求包络谱 源程序代码
  • Hilbert包络分析matlab程序,我也是初学者,希望其他初学的能有所帮助
  • 好用的画包络谱和幅值谱matlab函数

    万次阅读 2012-01-31 16:03:21
    包络函数: function hua_baol (y,fs,style,varargin) %画包络函数是hua_baoluo的代码简化版 %输入参数要么是3个,要么是5个 %当三个的时候 y_hht=hilbert(y);%希尔伯特变换 y_an=abs(y_hht);%包络信号 %y_an=y...

    画包络函数:

    function hua_baol (y,fs,style,varargin)
    %画包络函数是hua_baoluo的代码简化版
    %输入参数要么是3个,要么是5个
    %当三个的时候
    y_hht=hilbert(y);%希尔伯特变换
    y_an=abs(y_hht);%包络信号
    %y_an=y_an-mean(y_an);%去除直流分量
        if nargin==3
            hua_fft(y_an,fs,style);
        elseif nargin==5
            f1=varargin{1};
            f2=varargin{2};
            hua_fft(y_an,fs,style,f1,f2);
        else
            error('调用函数的输入参数数目不正确,输入参数只能是三个或者五个');
        end
    end
    

    测试函数

    x=@(t) (1+0.5*cos(9*pi*t)).*cos(200*pi*t+2*cos(10*pi*t))+sin(pi*t).*sin(30*pi*t);
    t=0:0.01:9.99;
    fs=1000;
    y=x(t);
    subplot(311);plot(t,y);
    subplot(312);hua_fft(y,fs,1);%直接画出幅值谱
    subplot(313);hua_fft(y,fs,1,0,250);%直接画出幅值谱,并且只画出0-250Hz范围的幅值谱
    figure;
    subplot(311);plot(t,y);
    subplot(312);hua_baol(y,fs,1);%直接画出包络谱
    subplot(313);hua_baol(y,fs,1,0,250);%直接画出包络谱,并且只画出0-250Hz范围的包络

     

    好用的画包络谱和幅值谱matlab函数

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  • 获取信号的数据文件来进行一系列处理,包括求信号的相关参数,做FFT,设计IIR滤波,画包络线,包络谱
  • 平方包络信号仿真

    2013-12-12 22:37:21
    平方包络信号的仿真 帮助大家学者仿真平方包络信号 % squaredd1 % 调制函数呈衰减趋势 % 滤波法 % 每阶啮合谐波加入两阶调制谐波 clear all % 冲击形状按照文章中的表达式 N=5120; t=1:N; fs=1000; t=t/fs; u=0.925...
  • 包络线matlab

    2014-06-25 14:28:45
    matlab绘制包络线,亲测可用放心下载
  • 包络谱诊断轴承故障,包络谱轴承故障分析,matlab源码.zip
  • 封装好的希尔伯特、边际包络谱、瞬时频率/幅值/相位程序, p文件,可以直接调用,可以直接运行,其中调用了hhtSpec、marginalSpec、envSpec、InsFPA、pEMDandFFT
  • 数据包络分析(Data envelopment analysis,DEA)是运筹学和研究经济生产边界的一种方法。该方法一般被用来测量一些决策部门的生产效率。
  • 使用 Matlab 绘制一段信号的频谱与包络谱。 代码实现 clear; clc; %% 原始信号 dt = 1/12000; % 两个点之间的时间采样间隔 t = 0:dt:10; data = sin(2*pi*t); figure subplot(311); plot(t, data); title('振动...
  • 1) 平方2)下采样3)低通滤波
  • Matlab香浓能量提取心音包络-shannon.m 初学,比较简单的一个
  • matlab插值法画包络

    2020-09-24 15:41:28
    利用matlab和插值法实现序列信号的包络,y为信号序列,添加之后可以直接运行成功。给那些需要的人仅供参考,如有异议,可以交流。
  • 求信号包络谱程序

    2015-05-07 21:23:06
    该代码为MATLAB平台编写,可以计算一维图形包络谱
  • 利用FFT频谱,包络谱,以及峭选频滤波的方法,在时间线下诊断故障。

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