信号处理--matlab绘制包络谱图

Afison2024-01-25 12:02

包络谱图是一种描述信号振动特征的频谱图，它可以显示出信号振动的主要频率成分和振幅变化情况。在机械系统故障诊断和健康监测等领域中，绘制包络谱图是一种常用的分析方法，其主要作用有以下几个方面：

检测故障特征频率：包络谱图可以清晰地显示出信号中的故障特征频率，从而帮助工程师确定机械系统故障的类型和位置。举例来说，对于轴承故障诊断来说，包络谱图可以显示轴承外圈或内圈的特征频率，进而判断轴承是否存在故障。
分析故障的严重程度：包络谱图可以反映出信号振动的幅值变化情况，从而判断故障的严重程度。例如，在轴承外环损伤的情况下，包络谱图可以显示出振动信号幅值的明显增加，从而说明故障比较严重。
确定监测频率范围：包络谱图可以帮助工程师确定合适的监测频率范围，避免信号中不必要的高频噪声或低频干扰。在实际应用中，为了提高监测效果，有时需要对信号进行滤波处理，包络谱图可以帮助确定滤波器的参数和频率范围。
比较不同状态下的信号：包络谱图可以方便地比较不同状态下的信号，例如正常运行状态和故障状态下的信号。通过对比两个信号的包络谱图，可以更加直观地判断机械系统的健康状况。

绘制包络谱图

1.使用matlab内置函数

Matlab 复制代码

[pEn,fEn,xEn,tEn]=envspectrum(vib,fs);
figure;
plot(tEn,xEn);
xlim([0,0.06]);
figure(3);
plot(fEn,pEn);
xlim([0,500]);

2.根据原理封装

Matlab 复制代码

function [envS,f,xEnv] = envSpec(y,fs,N)
% 求信号包络谱，带通滤波前后不同包络谱对比
% 输入：
% y： 待分析信号
% fs：   采样频率
% 输出：
% envS： 包络谱数值，纵坐标
% f：    包络谱频率轴,横坐标
% xEnv： 包络线


% 计算包络谱
xAn = hilbert(y);  %不进行带通滤波对原信号希尔伯特变换

xEnv = abs(xAn);           %求模，即包络值
xEnv1=xEnv-mean(xEnv);%去除直流分量

f=fs*(0:N/2-1)/N;%横坐标
a1=abs(fft(xEnv1,N));
envS=a1(1:N/2)*2/N; %纵坐标

end