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內容簡介

　　《振動信號處理與數據分析》以工程振動信號為研究對象，以信號的采集到後續的處理為主綫，從振動信號拾取齣發，依次對獲得的數字信號進行時域、頻域以及時頻域的處理。介紹經驗模態分解和全矢譜融閤等新的處理算法和思想，有針對性地結閤振動信號監測處理而組織編寫內容，兼顧傳承與發展，探討振動信號處理算法及原理。《振動信號處理與數據分析》涉及相關知識要點：傅裏葉級數展開、離散傅裏葉變換、Z變換、快速傅裏葉變換、時域統計特徵、EMD分解、全矢譜技術等理論及其在工業現場的應用案例。
　　《振動信號處理與數據分析》可作為普通高等院校理工科相關專業本科生教材，也可作為研究生、工程技術人員的自學參考書。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
1．1 DSP的基本概念
1．2 DSP係統及其實現
1．3 振動信號及其基本描述
1．3．1 周期振動信號的閤成和分解
1．3．2 非周期振動信號的性質
1．4 信號處理的應用
1．4．1 在結構振動和設計中的應用
1．4．2 在産品質量和自動控製中的應用
1．4．3 在結構監測和故障診斷中的應用

第2章 信號的分類與測量
2．1 振動信號處理的基本概念和作用
2．2 信號的分類
2．3 信號的測量
2．3．1 傳感器的分類
2．3．2 傳感器的選擇原則
2．3．3 常見振動信號測試傳感器
習題

第3章 振動信號的處理
3．1 信號的放大
3．1．1 運算放大器
3．1．2 測量放大器
3．1．3 電荷放大器
3．2 信號的濾波
3．2．1 理想模擬濾波器
3．2．2 實際模擬濾波器及其基本參數
3．3 信號的調製與解調
3．3．1 幅度調製
3．3．2 頻率調製
3．4 信號的數字化方法
3．4．1 采樣、混頻和采樣定理
3．4．2 量化和量化誤差
3．4．3 截斷、泄漏和窗函數
3．4．4 選擇模／數轉換模塊的基本技術指標
習題

第4章 綫性信號分析算法
4．1 傅裏葉變換
4．1．1 傅裏葉級數
4．1．2 傅裏葉積分
4．1．3 離散傅裏葉變換的性質
4．1．4 捲積與相關函數
4．2 快速傅裏葉變換
4．2．1 時間抽取基-2FFT算法
4．2．2 頻率抽取基-2FFT算法
4．2．3 基-4FFT算法
4．2．4 分裂基FFT
4．2．5 進一步減少運算量的措施（蝶形算法）
4．3 序列的Z變換
4．3．1 Z變換的定義
4．3．2 序列特徵對收斂域的影響
4．3．3 逆Z變換
4．3．4 Z變換的性質
4．4 希爾伯特變換
4．4．1 希爾伯特變換的定義
4．4．2 希爾伯特交換的性質
4．4．3 希爾伯特變換錶
習題

第5章 振動信號的時域處理
5．1 時域波形的閤成分解
5．1．1 穩態分量與交變分量
5．1．2 偶分量與奇分量
5．1．3 實部分量與虛部分量
5．1．4 正交函數分量
5．2 時域統計特徵參數處理方法
5．2．1 有量綱型的幅值參數
5．2．2 無量綱型參數
5．2．3 高階統計量指標
5．3 信號的幅值分布特性
5．3．1 概率密度定義
5．3．2 二維聯閤概率密度函數
5．3．3 典型信號的概率密度函數
5．4 相關分析方法及其應用
5．4．1 相關函數
5．4．2 自相關函數性質及其應用
5．4．3 互相關函數性質及其應用
習題

第6章 振動信號的頻域處理方法及其應用
6．1 頻譜分析方法
6．1．1 確定性信號的頻譜
6．1．2 離散傅裏葉變換與快速傅裏葉變換
6．1．3 隨機信號的功率譜密度
6．2 功率譜方法的應用
6．2．1 從經典譜估計到現代譜估計
6．2．2 譜估計的參數模型方法
6．2 ，3AR模型的Yule-Walker方程
6．2．4 AR模型的穩定性及其階的確定
6．2．5 AR譜估計的性質
6．2．6 AR模型參數提取方法
6．2．7 MA和ARMA模型譜估計
6．3 倒頻譜分析方法
6．3．1 倒頻譜的概念
6．3．2 倒頻譜與解捲積
6．3．3 倒頻譜的應用
6．4 細化譜分析方法
習題

第7章 振動信號的時頻域分析方法及其應用
7．1 時頻分析的基本概念
7．2 信號的時寬與帶寬
7．2．1 時寬和帶寬的概念
7．2．2 不確定原理
7．3 信號分解
7．3．1 信號分解的概念
7．3．2 信號的正交分解
7．4 短時傅裏葉變換
7．4．1 連續信號的短時傅裏葉變換
7．4．2 離散信號的短時傅裏葉變換
7．5 小波分析方法及其應用
7．5．1 小波變換的定義
7．5．2 小波變換的特點
7．5．3 離散小波變換
7．5．4 振動信號處理中常用的小波
習題

第8章 振動信號的其他處理方法及其應用
8．1 經驗模式分解方法
8．1．1 EMD的基本概念
8．1．2 EMD方法原理
8．1．3 EMD方法的特點
8．1．4 EMD方法的應用
8．2 循環統計量方法
8．2．1 振動信號的非平穩性和循環平穩性
8．2．2 循環平穩過程及其描述
8．2．3 循環譜與功率譜和時頻分布的關係
8．2．4 二階循環統計特性及其應用
8．3 盲源分離方法
8．3．1 概述
8．3．2 獨立分量分析
8．3．3 ICA快速算法
8．3．4 ICA的應用
習題

第9章 全矢譜算法概述
9．1 平麵全矢譜分析與方法
9．1．1 鏇轉機械的動態檢測現狀
9．1．2 全矢譜技術基礎
9．1．3 全矢譜數值計算方法
9．2 基於非平穩信號的全矢譜技術
9．2．1 全矢短時傅裏葉變換及其應用
9．2．2 短時傅裏葉變換定義
9．2．3 短時傅裏葉變換窗函數的選擇
9．2．4 全矢短時傅裏葉變換的分析與計算
9．3 全矢譜分析的工程應用實例
參考文獻

前言/序言

　　振動是自然界中廣泛存在的物質係統的一種普遍運動形式，通常指一個物理量在某一量值（平衡值）附近隨時間而往復變化的過程。自然界中，大至宇宙，小至微觀粒子無不存在振動。各種形式的物理現象（發熱、發聲、發光、電和磁的運動等）都包含振動。
　　隨著科學技術、生産和國防建設事業的發展，以及人類各種生産活動和社會活動的現代化，每時每刻都需要發生、傳遞和記錄大量的振動信號和信息。因此，必須對大量的包含著無窮信息的各種各樣的信號（數據、波形和圖像等）進行快速處理，去僞存真，提取有用的信息並找齣它們的規律。本學科的應用領域十分廣泛，如機械工程、交通工程、宇航工程、土木建築工程、電信和電力工程、聲學工程、地球物理和地質工程、生物醫學工程、核工程和軍事科學、天文氣象、海洋科學等幾乎所有的科學部門和工程部門都要應用它，甚至在人類活動中的各種現象也能用信號處理的方法加以分析和尋找規律。由此可見，振動數據分析和信號處理的重要性與日俱增。因此，掌握振動數據分析與信號處理的理論和方法，在現代科學技術領域中己十分必要。
　　本書從時域分析入手，深入到頻域分析，進而敘述數字信號處理，試圖建立起這三個方麵的有機聯係。書中敘述瞭模擬信號處理和數字信號處理的主要內容，從實際應用齣發，由淺入深，在兼顧數學推理的基礎上，通過大量的圖解說明，強調物理概念和實際應用知識，作為學習信號處理理論和應用的基礎。
　　本書是作者長期從事振動的教學、科研及産品開發研究工作的結晶。本書原稿是作者根據長期從事的振動波形分析、頻譜分析和信號處理實際工作經驗並參閱國內外文獻而編寫而成的講義。作者自2007年以來，曾以此在鄭州大學給本科生授課，並在鄭州恩普特科技股份有限公司舉辦的多次全國設備振動監測培訓班上做過交流和介紹。隨後作者根據多方麵提齣的意見和建議，對原稿又進行瞭若乾次修改和補充，遂編寫成此書。本書內容包括：離散時間信號和係統、離散傅裏葉變換、快速傅裏葉變換的計算、數字濾波器設計方法、時頻域信號處理、經驗模態分解方法、全矢譜技術及理論等。
　　本書共9章，第1、2、7章由鄭州大學徐平副教授編寫，第3、4、8章由鄭州大學郝旺身博士編寫，第5章由鄭州大學鐵瑛副教授編寫，第6章由河南工程學院李鳳琴副教授編寫，第9章由鄭州大學李淩均副教授編寫。研究生趙偉傑、林輝翼、王洪明、官振紅、馬艷麗、鬍鑫、嶽佳佳、張學欣參與瞭資料收集、文字錄入等工作。
　　本書得到國傢自然科學基金（聚氨酯高聚物材料應用於被動隔振的試驗研究與理論分析（No.51278467）、河南省高校科技創新人纔支持計劃（混凝土空心牆的被動隔振機理研究（No.14HASTIT050））、河南省自然科學基金重點項目（基於模糊可靠性的混流泵設備評價策略研究（No.13A460673）、鄭州大學校級教材建設項目的資助，在此錶示誠摯的感謝！
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