振动信号预处理的几个问题：滤波、积分、泄漏等

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　　对信号预处理具有特定要求是振动信号本身的特性所致。信号预处理的功能在一定程度上说是影响后续信号分析的重要因素。

　　1. 低通抗混滤波
　　抗混滤波器是一种低通滤波器，如广泛采用的8阶椭圆滤波器。在线系统采样单元中采用的抗混滤波器，应具备截至频率可跟踪性，即随着机器转速的变化，低通滤波器的截至频率也随之变化。

　　抗混滤波器的使用目的是避免频谱分析时高频分量折叠到低频段，但每一种低通滤波器的相频响应曲线并不像幅频曲线那样平坦。如某型号4阶低通滤波器，在其截至频率处相位偏移达-180°，在3kHz处偏移也有-45°，这个相位偏移足以影响幅值的正确计量。

　　某低通滤波器的响应特性曲线

　　一般来说，用于幅值计量、相位计算、轨迹显示等用途时，最好不使用抗混滤波器。

　　2. 数字矢量滤波
　　数字矢量滤波器是一种用特殊数字技术实现的跟踪带通滤波器，可实现1X、2X或设定分频矢量值的功能。数字矢量滤波器在低速和高速下的带宽设置不同，低速时带宽设置窄一些，在高速时带宽适当增大。通带越窄，需要的响应时间越长，因此债的通带只适用于低速段。如本特利公司的DVF3型数字矢量滤波器设置的带宽及响应时间为：

　　表 、DVF3滤波参数设置表

　　带通滤波器

　　3. 积分电路
　　当采用壳体振动测量传感器时，用户可能需要使用某种特定的振动单位作为监测参量，以方便与相关标准对应。当采用加速度传感器测量时，积分电路就是必要的预处理手段。

　　振动信号积分流程图

　　需要说明的是，对于壳体振动信号，我们可以通过积分将加速度信号转换为速度信号，或进一步积分转换为位移，但仅对壳体振动信号有效，不能把壳体振动位移与转子相对振动位移相比较，因为它们之间不存在规律性的关系。另外需要注意的是，加速度积分成的速度与速度传感器直接测量的速度是存在区别的。

　　绝对位移≠相对位移

　　4. 泄漏
　　数字信号分析需要选取合理的采样长度，这个长度就是数据采样对原始信号的截断，若截断长度为(-T～T)，则对于|t|>T的x(t)值均为零，因此得到的频谱与实际频谱存在一定差异，表现为频谱上出现旁瓣，主瓣的幅值与输入的时间信号幅值产生了差异(降低)。

　　为了降低时间波形因截断引起的频域振荡现象，在信号分析时多采用加窗的方式进行修正，窗函数就是截断函数，不同的窗函数对旁瓣的抑制能力也有区别。一般来说，窗函数必须具备以下基本要求：窗谱的主瓣要窄且高，旁瓣要小，正负交替接近相等，以减小泄漏或负谱现象。

　　常用的窗函数及其性能指标如表所示。

　　典型窗函数的性能特点

　　窗函数是数据处理时要考虑的因素，但因与数据采集有关，在此先作提示。

　　5. 其它问题
　　与信号采集有关的问题还涉及到系统的输入阻抗与输入阻抗的问题。

　　对于框架式仪表提供的缓冲输出信号，其输出阻抗多在几百欧姆左右，如本特利公司的7200系列仪表和3300系列仪表的缓冲输出阻抗为100欧姆，3500系列仪表的缓冲输出阻抗为550欧姆。

　　数据采集系统的输入阻抗不易过低，理论上讲输入阻抗值越高越好。要保证信号损失率在1%以下，输入输出阻抗比应控制在100:1以上。

　　信号损失率的定义为：

　　如某系统信号输出阻抗为9090欧姆，接入一个输入阻抗为100k欧姆的系统，其信号损失率为：

　　这样的信号损失率显然是不符合工程要求的。

　　本文摘录自百度文库《振动信号的采集与预处理》一文。