王西婕　梁歡　費(fèi)洋　趙陽(yáng)　馬一丹

摘要：Matlab的強(qiáng)大功能使其在各個(gè)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。在機(jī)械工程振動(dòng)信號(hào)研究中，將Matlab作為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析與模擬的重要工具之一，通過(guò)得到的圖像更易于對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，為機(jī)械科技研究工作提供了自動(dòng)化操控模式。

關(guān)鍵詞：Matlab；機(jī)械工程；振動(dòng)信號(hào)；傳遞函數(shù)；動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析；動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模擬 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH134 文章編號(hào)：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數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、算法開發(fā)和可視化的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，是一種高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個(gè)方便、界面良好的用戶環(huán)境，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全新的解決方案。Matlab的特點(diǎn)之一是易于擴(kuò)展，用戶可以自行建立指定功能的命令文件。用戶不僅可利用Matlab所提供的函數(shù)及基本Toolbox函數(shù)，還可以方便地構(gòu)造出自己所需的函數(shù)，增加該軟件的使用率。另一特點(diǎn)是軟件簡(jiǎn)單易學(xué)易用，用戶只需要掌握基本的編程技巧。Matlab的一條語(yǔ)句可完成非常復(fù)雜龐大的任務(wù)，比傳統(tǒng)的C語(yǔ)言代碼簡(jiǎn)單，大大提高了工程人員開發(fā)軟件的效率。隨著科學(xué)研究的不斷專業(yè)化、深入化，工程人員對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力要求越來(lái)越高，通過(guò)Matlab，我們可以把研究的任務(wù)交給計(jì)算機(jī)，利用Matlab自帶的功能解決問(wèn)題。在機(jī)械振動(dòng)信號(hào)中，既可以任意改變所設(shè)計(jì)儀器的參量，又可以對(duì)輸入圖像進(jìn)行濾波，而且可以實(shí)現(xiàn)傅里葉變換頻譜中相位信息的提取、存儲(chǔ)和利用。這種仿真實(shí)驗(yàn)為信號(hào)檢測(cè)儀器的制作提供了借鑒。

1 信號(hào)估計(jì)與檢測(cè)

信號(hào)檢測(cè)為在接收端收到的受干擾的信號(hào)概率和噪聲功率等信息按照一定的準(zhǔn)則判定信號(hào)的存在。在控制系統(tǒng)中，我們常常需要利用受干擾的發(fā)送信號(hào)序列來(lái)盡可能精確地估計(jì)該發(fā)送信號(hào)的幅度、相位、頻率等參量。所謂的信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)就是一個(gè)能夠處理各種觀察數(shù)據(jù)并且能夠求出最優(yōu)算子的濾波器，即可以通過(guò)相關(guān)估計(jì)法、無(wú)偏估計(jì)法和自適應(yīng)濾波器等得到最優(yōu)算子。

2 機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)模型

處理振動(dòng)信號(hào)的基本步驟，首先是采樣，通過(guò)相應(yīng)的傳感器將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再用放大電路將電信號(hào)放大傳輸給相關(guān)的處理軟件；其次，對(duì)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換；最后，通過(guò)觀察圖像得到相應(yīng)的幅度、相位、頻率等參量信息，同時(shí)也可根據(jù)相應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式來(lái)觀察參量的變化。通過(guò)列出相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程來(lái)研究單自由度系統(tǒng)的各參量信息。

通過(guò)Matlab編程，運(yùn)行程序可以聽(tīng)到兩次聲音，一次為火車靜止時(shí)的聲音，另一次為收聽(tīng)者聽(tīng)到的火車的聲音。第二次的聲音頻率先比第一次的頻率高，后比第一次的頻率低。

4 結(jié)語(yǔ)

Matlab具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，并且能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。在分析機(jī)械振動(dòng)的信號(hào)時(shí)，引用Matlab可以降低研究人員的工作難度，針對(duì)性地分析機(jī)械幅度、頻率，為設(shè)備故障分析及后期檢修提供可靠引導(dǎo)。

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作者簡(jiǎn)介：王西婕（1994-），女，山東日照人，山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院學(xué)生，研究方向：車輛工程。

（責(zé)任編輯：陳 潔）