Анализ метода устранения «утечки» спектра при диагностике систем турбонаддува судовых дизелей

Abstract

Дан анализ численного метода устранения эффекта «утечки» спектра, полученного в результате дискретного преобразования Фурье (ДПФ). Практическое применение метода заключается в том, что он позволяет оценивать основные параметры измеряемого периодического сигнала (амплитуды и частоты) по его спектру. Анализируемый в статье метод является альтернативой применения оконных функций, подавляющих, но не исключающих эффект «утечки» спектральной мощности. В отличие от применения оконных функций, представленный в статье метод позволяет практически полностью восстановить истинные значения амплитуды и частоты сигнала по данным дискретного спектра. В статье анализируется работа предлагаемого численного метода устранения эффекта «утечки» спектральной мощности при различной степени зашумленности исходного периодического сигнала. В качестве примера взят анализатор спектра виброакустического сигнала турбины наддува судового дизеля, построенный на базе контроллера ATxmega256A3.

Наведений аналіз чисельного методу усунення ефекту «витоку» спектра, отриманого в результаті дискретного перетворення Фур’є (ДПФ). Практичне застосування методу полягає в тому, що з його допомогою стає можливою оцінка основних параметрів вимірюваного періодичного сигналу (амплітуди і частоти) з його спектра. Аналізований у статті метод є альтернативою застосування віконних функцій, що пригнічують, але не виключають ефект «витоку» спектральної потужності. На відміну від застосування віконних функцій, представлений у статті метод дозволяє практично повністю відновити істинні значення амплітуди і частоти сигналу за даними дискретного спектра. У статті аналізується робота пропонованого чисельного методу усунення ефекту «витоку» спектральної потужності при різному ступені шуму вихідного періодичного сигналу. В якості прикладу взято аналізатор спектра віброакустичного сигналу турбонаддуву судового дизеля, побудований на базі контролера ATxmega256A3.

The analysis of a numerical method of solving DFT spectrum «leakage» effect is given. Practical application of a method is that with its help to become possible an assessment of key parameters of a measured periodic signal (amplitude and frequency) on its DFT spectrum. The method analyzed in article is alternative of the window functions application, but not excluding effect of «leakage» of spectral power. Unlike application of the window functions, the method presented in article allows to restore almost completely true values of amplitude and signal frequency according to a discrete spectrum. In article work of an offered numerical method of elimination of «leakage» effect of spectral power is analyzed at various degree of an initial periodic signal noise. As an example the analyzer of a vibroacoustic signal spectrum of the marine diesel turbocharger, designed on the base of the ATxmega256A3 is taken.