信号频率修正、装置、可读存储介质及电子设备的制作方法

本发明涉及数据领域，特别是涉及一种信号频率修正、装置、可读存储介质及电子设备。

背景技术：

1、目前建筑物和构筑物的动态特性评估，采用动态信号采集系统，根据设计要求在结构物合适的位置安装振动传感器，通过动态信号采集设备进行数据采样和分析。通过采样到的动态数据样本，再结合时域和频域相关分析方法，可以得到结构物的固有频率、模态振型、动挠度、冲击系数、索力等信息。

2、动态信号分析中存在的主要问题是：目前对动态信号的频域分析，多采用传统的傅里叶变换，比如实际中采用fft对时域样本进行频域转换，但是fft适合处理平稳信号，因为fft输出的是对信号统计平均的结果。而工程中，大部分信号都是非平稳信号，即信号的均值、方差、协方差不随时间而变化。比如对结构激励后，一般会产生带阻尼衰减的自由振动信号，其方差会随着时间而变化，这种信号在频域中的表现是会在固有频率附近产生类似窄带调制的现象，由于频谱图的分辨力受限于采样率和分析点数（），在进行fft之后，在对目标频率解算时，都要采用修正算法才能得到正确的频率值（尤其是非整数倍采样导致的频谱泄漏），而这种窄带调制现象又会引入额外的能量，导致在进行目标频率点使用频率修正算法时，会产生较大的误差。

3、因此，针对非平稳动态信号的分析，如何降低其频率修正误差的问题，成为当前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述状况，有必要针对现有技术中如何降低信号频率修正误差的问题，提供一种信号频率修正、装置、可读存储介质及电子设备。

2、本发明提供了一种信号频率修正方法，包括：

3、获取原始的时域信号序列，并对原始的时域信号序列进行加窗处理；

4、对加窗后的时域信号序列进行傅里叶运算，得到时域信号的幅值谱；

5、查找所述幅值谱中目标信号峰值对应的目标谱线；

6、在所述幅值谱中，查找所述目标谱线及所述目标谱线左右两侧分别紧邻的两根谱线的幅值和频率，查找到的频率从左至右依次记fl1、fl2、fm、fr1、fr2；

7、根据幅值计算所述目标谱线和所述目标谱线左右两侧分别紧邻的两根谱线的功率，得到的功率值从左至右依次记为pl1、pl2、pm、pr1和pr2；

8、根据得到的功率值计算能量泄漏比，并比较所述能量泄漏比和阈值；

9、当所述能量泄漏比小于所述阈值时，根据功率值pl1、fl1、pm、fm、pr1和fr1对目标信号频率进行修正；

10、当所述能量泄漏比大于或等于所述阈值，且pl1大于或等于pr1时，根据pl2、fl2、pl1、fl1、pm、fm、pr1和fr1对目标信号频率进行修正；

11、当所述能量泄漏比大于或等于所述阈值，且pl1小于pr1时，根据pl1、fl1、pm、fm、pr1、fr1、pr2和fr2对目标信号频率进行修正。

12、进一步的，上述信号频率修正方法，其中，根据功率值pl1、fl1、pm、fm、pr1和fr1对目标信号频率f进行修正的公式为：

13、；

14、根据pl2、fl2、pl1、fl1、pm、fm、pr1和fr1对目标信号频率f进行修正的公式为：

15、；

16、根据pl1、fl1、pm、fm、pr1、fr1、pr2和fr2对目标信号频率f进行修正的公式为：

17、。

18、进一步的，上述信号频率修正方法，其中，所述能量泄漏比β的计算公式为：

19、β=（pl2+pl1+pr1+pr2）/（pl2+pl1+pm+pr1+pr2）。

20、进一步的，上述信号频率修正方法，其中，所述能量泄漏比β为15.5%。

21、进一步的，上述信号频率修正方法，其中，所述查找所述幅值谱中目标信号峰值对应的目标谱线的步骤包括：

22、搜索幅值谱中谱值最大的点对应的谱线，并作为目标谱线，或者通过峰值查找算法查找所述幅值谱中目标信号峰值对应的目标谱线。

23、本发明还公开了一种信号频率修正装置，包括：

24、信号处理模块，用于获取原始的时域信号序列，并对原始的时域信号序列进行加窗处理；

25、傅里叶运算模块，用于对加窗后的时域信号序列进行傅里叶运算，得到时域信号的幅值谱；

26、第一查找模块，用于查找所述幅值谱中目标信号峰值对应的目标谱线；

27、第二查找模块，用于在所述幅值谱中，查找所述目标谱线及所述目标谱线左右两侧分别紧邻的两根谱线的幅值和频率，查找到的频率从左至右依次记fl1、fl2、fm、fr1、fr2；

28、计算模块，用于根据幅值计算所述目标谱线和所述目标谱线左右两侧分别紧邻的两根谱线的功率，得到的功率值从左至右依次记为pl1、pl2、pm、pr1和pr2；

29、比较模块，用于根据得到的功率值计算能量泄漏比，并比较所述能量泄漏比和阈值；

30、第一修正模块，用于当所述能量泄漏比小于所述阈值时，根据功率值pl1、fl1、pm、fm、pr1和fr1对目标信号频率进行修正；

31、第二修正模块，用于当所述能量泄漏比大于或等于所述阈值，且pl1大于或等于pr1时，根据pl2、fl2、pl1、fl1、pm、fm、pr1和fr1对目标信号频率进行修正；

32、第三修正模块，用于当所述能量泄漏比大于或等于所述阈值，且pl1小于pr1时，根据pl1、fl1、pm、fm、pr1、fr1、pr2和fr2对目标信号频率进行修正。

33、进一步的，上述信号频率修正装置，其中，所述根据功率值pl1、fl1、pm、fm、pr1和fr1对目标信号频率f进行修正的公式为：

34、；

35、所述根据pl2、fl2、pl1、fl1、pm、fm、pr1和fr1对目标信号频率f进行修正的公式为：

36、；

37、所述根据pl1、fl1、pm、fm、pr1、fr1、pr2和fr2对目标信号频率f进行修正的公式为：

38、。

39、进一步的，上述信号频率修正装置，其中，所述查找所述幅值谱中目标信号峰值对应的目标谱线的步骤包括：

40、搜索幅值谱中谱值最大的点对应的谱线，并作为目标谱线，或者通过峰值查找算法查找所述幅值谱中目标信号峰值对应的目标谱线。

41、本发明还公开了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序被所述处理器执行时实现上述任一所述的方法。

42、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一所述的方法。

43、本发明通过一种动态信号识别算法，无需使用专门的非平稳信号专用分析方法，实现了fft能够对非平稳信号在整数倍采样时的窄带调制效应以及非整数倍能量泄漏时，全区间的精确频率修正，提高了数据测量精度。

技术特征：

1.一种信号频率修正方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的信号频率修正方法，其特征在于，根据功率值pl1、fl1、pm、fm、pr1和fr1对目标信号频率f进行修正的公式为：

3.如权利要求1所述的信号频率修正方法，其特征在于，所述能量泄漏比β的计算公式为：

4.如权利要求1所述的信号频率修正方法，其特征在于，所述能量泄漏比β为15.5%。

5.如权利要求1所述的信号频率修正方法，其特征在于，所述查找所述幅值谱中目标信号峰值对应的目标谱线的步骤包括：

6.一种信号频率修正装置，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的信号频率修正装置，其特征在于，所述根据功率值pl1、fl1、pm、fm、pr1和fr1对目标信号频率f进行修正的公式为：

8.如权利要求6所述的信号频率修正装置，其特征在于，所述查找所述幅值谱中目标信号峰值对应的目标谱线的步骤包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-5任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1－5任一所述的方法。

技术总结本发明提供一种信号频率修正、装置、可读存储介质及电子设备，该方法，包括：获取原始的时域信号序列，并对时域信号序列进行加窗处理；对加窗后的时域信号序列进行傅里叶运算，得到时域信号的幅值谱；查找所述幅值谱中目标信号峰值对应的目标谱线；在所述幅值谱中，查找所述目标谱线及所述目标谱线左右两侧分别紧邻的两根谱线的幅值和频率；根据幅值计算所述目标谱线和所述目标谱线左右两侧分别紧邻的两根谱线的功率；根据得到的功率值计算能量泄漏比，并比较所述能量泄漏比和阈值；根据所述能量泄漏比和所述阈值的关系修正目标信号频率。本发明通过一种动态信号识别算法，实现了全区间的精确频率修正，提高了数据测量精度。技术研发人员：王辅宋,刘文峰,刘付鹏受保护的技术使用者：江西飞尚科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29