Matlab在机械振动信号中的应用

王西婕　梁欢　费洋　赵阳　马一丹

摘要：Matlab的强大功能使其在各个行业中得到广泛应用。在机械工程振动信号研究中，将Matlab作为动态数据分析与模拟的重要工具之一，通过得到的图像更易于对振动信号进行分析，为机械科技研究工作提供了自动化操控模式。

关键词：Matlab；机械工程；振动信号；传递函数；动态数据分析；动态数据模拟 文献标识码：A

中图分类号：TH134 文章编号：1009-2374（2016）01-0041-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.021

Matlab是Mathworks公司推出的一套高性能的数值计算、数据分析、算法开发和可视化的商业数学软件，是一种高级技术计算语言和交互式环境。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便、界面良好的用户环境，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全新的解决方案。Matlab的特点之一是易于扩展，用户可以自行建立指定功能的命令文件。用户不仅可利用Matlab所提供的函数及基本Toolbox函数，还可以方便地构造出自己所需的函数，增加该软件的使用率。另一特点是软件简单易学易用，用户只需要掌握基本的编程技巧。Matlab的一条语句可完成非常复杂庞大的任务，比传统的C语言代码简单，大大提高了工程人员开发软件的效率。随着科学研究的不断专业化、深入化，工程人员对计算机的计算能力要求越来越高，通过Matlab，我们可以把研究的任务交给计算机，利用Matlab自带的功能解决问题。在机械振动信号中，既可以任意改变所设计仪器的参量，又可以对输入图像进行滤波，而且可以实现傅里叶变换频谱中相位信息的提取、存储和利用。这种仿真实验为信号检测仪器的制作提供了借鉴。

1 信号估计与检测

信号检测为在接收端收到的受干扰的信号概率和噪声功率等信息按照一定的准则判定信号的存在。在控制系统中，我们常常需要利用受干扰的发送信号序列来尽可能精确地估计该发送信号的幅度、相位、频率等参量。所谓的信号检测与估计就是一个能够处理各种观察数据并且能够求出最优算子的滤波器，即可以通过相关估计法、无偏估计法和自适应滤波器等得到最优算子。

2 机械振动系统模型

处理振动信号的基本步骤，首先是采样，通过相应的传感器将机械信号转换成电信号，再用放大电路将电信号放大传输给相关的处理软件；其次，对信号进行傅里叶变换；最后，通过观察图像得到相应的幅度、相位、频率等参量信息，同时也可根据相应的函数表达式来观察参量的变化。通过列出相应的动力学方程来研究单自由度系统的各参量信息。

通过Matlab编程，运行程序可以听到两次声音，一次为火车静止时的声音，另一次为收听者听到的火车的声音。第二次的声音频率先比第一次的频率高，后比第一次的频率低。

4 结语

Matlab具有强大的运算能力，并且能够对数据进行处理和分析。在分析机械振动的信号时，引用Matlab可以降低研究人员的工作难度，针对性地分析机械幅度、频率，为设备故障分析及后期检修提供可靠引导。

参考文献

[1] 董宇欣.Matlab语言在机械振动中的应用[J].佳木斯大学学报，2007，25（3）.

[2] 李晶，陈思，王维正.Matlab在机械振动信号分析中的应用[J].煤炭技术，2013，32（9）.

[3] 郭世伟，任中泉.机械振动系统的MATLAB仿真分析[J].煤矿机械，2000，（12）.

[4] 张建武，王文霞.机械振动的MATLAB处理[J].河西学院学报，2011，27（2）.

作者简介：王西婕（1994-），女，山东日照人，山东理工大学交通与车辆工程学院学生，研究方向：车辆工程。

（责任编辑：陈 洁）