CN111428548A - 一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于振动信号处理技术领域，具体的说是一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法，包括如下步骤：通过振动信号发生装置产生模拟的振动信号；使用振动发生装置上的振动采集器对模拟的振动信号进行采集，并将振动信号的数据导入计算机中；计算机中安装的Matlab软件对导入的振动信号数据进行预处理；计算机中安装的Matlab软件对预处理后的振动信号进行平滑处理；计算机中安装的Matlab软件将处理后数据生成图表并显示；本发明电机带动一号转轴旋转，利用凸轮的小端与推杆的一端间歇接触，并配合挤压弹簧使用，实现间歇放料，有利于提高两种圆球的混合效率，提高振动模拟的效率。
Description
技术领域
本发明属于振动信号处理技术领域，具体的说是一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法。
背景技术
安全玻璃是一类经剧烈振动或撞击不破碎，即使破碎也不易伤人的玻璃。汽车的挡风玻璃一般采用的是安全玻璃，安全玻璃是指符合现行国家标准的钢化玻璃、夹层玻璃及由钢化玻璃或夹层玻璃组合加工而成的其他玻璃制品，如安全中空玻璃等。安全玻璃根据不同的需要可用普通玻璃、钢化玻璃、热增强玻璃来制成，也可制成中空玻璃。现有的挡风玻璃在使用前需要对其振动参数进行收集，然后导入计算机中利用Matlab软件进行分析，从而保证挡风玻璃的质量。现有的挡风玻璃模拟振动环境时，部分需要对挡风玻璃的抗冰雹的振动参数进行收集，因天气的影响，不便于实现，无法保持对不同粒径冰雹与挡风玻璃之间撞击，使得振动信息采集的杂乱，从而降低了Matlab软件对振动信息进行分析的精确度，且在模拟时需要大量的人工进行辅助，增加了工作量。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法，能够通过电机带动一号转轴旋转，利用凸轮的小端与推杆的一端间歇接触，并配合挤压弹簧使用，实现间歇放料，有利于提高两种圆球的混合效率，提高振动模拟的效率，且通过传动皮带带动二号转轴旋转，二号转轴带动混合盘旋转，加速一号圆球和二号圆球混合，同时在绞龙的作用下，重新将撞击后的两种圆球输送至混合盘中再次使用，有效提高振动信号采集的精确度，且无需人工清理一号圆球和二号圆球，减少了工作量，使用便捷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法，包括如下步骤：
S1：通过振动信号发生装置产生模拟的振动信号；利用振动信号发生装置模拟振动，能够降低因户外检测造成检测不变的几率，操作简单；
S2：使用S1中振动发生装置上的振动采集器对模拟的振动信号进行采集，并将振动信号的数据导入计算机中；将采集到的振动信号传输至外部的计算机中，利用Matlab软件进行信息分析；
S3：计算机中安装的Matlab软件对S2中导入的振动信号数据进行预处理；
S4：计算机中安装的Matlab软件对S3中预处理后的振动信号进行平滑处理；提高信息分析的精确度；
S5：计算机中安装的Matlab软件将S4中处理后数据生成图表并显示；将信息处理结果显示，有利于对挡风玻璃的质量进行判断，避免挡风玻璃质量差导致人员受伤的事故发生，提高安全系数；
所述S1中的振动信号发生装置包括底座和侧立柱；所述底座一侧的外壁上固连有侧立柱，且侧立柱底部与底座的连接位置处开设有一号通孔，底座一侧的壁厚上对应一号通孔位置处开设有圆孔，且圆孔与一号通孔连通，底座的外侧壁上安装有振动采集器，底座的内侧壁上对称固连有两个支撑块，且支撑块上放置有挡风玻璃；所述侧立柱的顶端安装有电机，侧立柱的内侧沿竖直方向上转动连接有绞龙，且绞龙的顶端焊接有一号转动轴，侧立柱顶部的一侧位于底座的正上方固连有放料箱；所述一号转动轴的顶端贯穿侧立柱的顶板与电机的输出端传动连接；其中，
所述放料箱内侧的中部焊接有平行布置的隔板，且隔板底部的中心位置处固连有二号转轴，放料箱的内侧位于隔板的上方滑动连接有储料架，放料箱的内侧位于隔板的下方转动连接有混合盘，且混合盘的中心位置处位于开设有下料口，放料箱的内侧位于混合盘的下方滑动连接有分散模块，放料箱的壁厚上位于混合盘与隔板之间开设有二号通孔，且二号通孔与侧立柱的内侧连通；所述储料架顶部对称开设有两个弧形凹槽，且两个弧形凹槽的底端均开设有圆孔，两个弧形凹槽的内侧分别放置有多个一号圆球和多个二号圆球，储料架靠近侧立柱一侧的外壁与放料箱的内侧壁之间固连有挤压弹簧，储料架的外侧壁位于挤压弹簧的内侧固连有推杆；所述推杆的一端贯穿放料箱与侧立柱的壁厚并延伸至侧立柱的内侧；所述一号转动轴上对应推杆位置处套设有凸轮；所述凸轮用于推动推杆移动；所述隔板上位于两个圆孔的一侧均开设有三号通孔；所述下料口的内侧通过固定杆与二号转轴的底端固连，且二号转动轴与一号转动轴之间通过传动皮带传动连接；所述分散模块用于将一号圆球和二号圆球分散均匀；使用前，先将电机与振动采集器与外部电源连接，然后取过挡风玻璃放置在底座内的支撑块上，取过适量的一号圆球和二号圆球分别放置在两个弧形凹槽中，通过电机带动一号转轴旋转，带动凸轮的小端与推杆的一端相接触，从而推动储料架向远离侧立柱的方向移动，使得圆孔与三号通孔正对，将一号圆球和二号圆球排放至混合盘上，在凸轮继续转动时，其小端与推杆分离，此时挤压弹簧拉动储料架复位，从而使得圆孔与三号通孔分离，进而实现间歇放料，有利于提高两种圆球的混合效率，提高振动模拟的效率，且一号转轴转动时，通过传动皮带带动二号转轴旋转，二号转轴带动混合盘旋转，加速一号圆球和二号圆球混合，当混合盘上的两种圆球达到一定量时，通过下料口掉落至分散模块上，此时分散模块使得两种圆球均匀排出放料箱，并掉落至挡风玻璃上，同时，振动采集器对挡风玻璃产生的振动进行信息采集，掉落的两种圆球与挡风玻璃撞击后，掉落至底座的内侧，然后通过一号通孔移动至侧立柱的内侧，在绞龙的作用下，重新将撞击后的两种圆球输送至混合盘中再次使用，有效提高振动信号采集的精确度，且无需人工清理一号圆球和二号圆球，减少了工作量，使用便捷。
优选的，所述分散模块包括分散架、压缩弹簧和挡板；所述分散架的中部为弧形，且分散架的底部对称固连有两个压缩弹簧；所述放料箱的内侧壁上对应两个压缩弹簧的下方均固连有挡板，且两个压缩弹簧的底端分别与两个挡板固连；在一号圆球和二号圆球掉落至分散架上时，对分散架产生撞击，从而师爹分散架沿竖直方向下移，进而对压缩弹簧进行压缩，压缩弹簧回弹时，进一步提高两种圆球的混合效率，且避免分散架上的筛孔堵塞，有利于提高一号圆球和二号圆球的混合程度，分散架的中部为弧形，便于两种圆球移动。
优选的，所述混合盘的底部呈环形等角度固连有多个滚轮；所述分散架的边缘为波浪状结构，且分散架的边缘与多个滚轮均相互接触；在混合盘转动时，混合盘底部的滚轮沿边缘为波浪状的分散架的侧面滚动，从而对分散架进行间歇挤压，并配合压缩弹簧使用，使得分散架做上下方向的往复抖动，再一步提高两种圆球的混合效率，有效提高振动信号采集的精确度。
优选的，所述混合盘的顶部固连螺旋挡板，且螺旋挡板的一端与放料箱的内侧壁相接触；在混合盘转动时，螺旋挡板能够将侧立柱内侧通过绞龙输送至混合盘上的一号圆球和二号圆球转移至下料口处，有效延长两种圆球与挡风玻璃接触的时长，进一步提高振动信号采集的精确度。
优选的，所述螺旋挡板靠近下料口的一侧边上等角度固连有多个直角块，且多个直角块的尖端均指向螺旋挡板外侧的开口方向；在一号圆球与二号圆球移动至螺旋挡板的内侧时，直角块能够对螺旋挡板靠近下料口的一侧边上的两种圆球再次进行混合，提高一号圆球和二号圆球的混合效率。
优选的，所述底座的底板与水平面之间的夹角为10度；便于与挡风玻璃撞击后的两种圆球汇集至一号通孔位置处。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过电机带动一号转轴旋转，利用凸轮的小端与推杆的一端间歇接触，并配合挤压弹簧使用，实现间歇放料，有利于提高两种圆球的混合效率，提高振动模拟的效率，且通过传动皮带带动二号转轴旋转，二号转轴带动混合盘旋转，加速一号圆球和二号圆球混合，同时在绞龙的作用下，重新将撞击后的两种圆球输送至混合盘中再次使用，有效提高振动信号采集的精确度，且无需人工清理一号圆球和二号圆球，减少了工作量，使用便捷。
2.本发明利用混合盘底部的滚轮沿边缘为波浪状的分散架的侧面滚动，从而对分散架进行间歇挤压，并配合压缩弹簧使用，使得分散架做上下方向的往复抖动，再一步提高两种圆球的混合效率，有效提高振动信号采集的精确度。
3.本发明通过螺旋挡板能够将侧立柱内侧通过绞龙输送至混合盘上的一号圆球和二号圆球转移至下料口处，有效延长两种圆球与挡风玻璃接触的时长，进一步提高振动信号采集的精确度；利用直角块能够对螺旋挡板靠近下料口的一侧边上的两种圆球再次进行混合，提高一号圆球和二号圆球的混合效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的方法的流程框图；
图2是本发明中振动信号发生装置的结构示意图；
图3是图1中A处的局部放大示意图；
图4是本发明中混合盘与螺旋挡板的结构示意图；
图中：底座1、固定架11、振动采集器12、侧立柱2、绞龙21、一号转动轴22、凸轮221、一号通孔23、放料箱3、隔板31、三号通孔311、储料架32、弧形凹槽321、推杆322、挤压弹簧323、混合盘33、螺旋挡板331、滚轮332、直角块333、下料口334、二号转轴34、分散模块4、分散架41、挡板42、压缩弹簧43、电机5、挡风玻璃6、传动皮带7。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法，包括如下步骤：
S1：通过振动信号发生装置产生模拟的振动信号；利用振动信号发生装置模拟振动，能够降低因户外检测造成检测不变的几率，操作简单；
S2：使用S1中振动发生装置上的振动采集器对模拟的振动信号进行采集，并将振动信号的数据导入计算机中；将采集到的振动信号传输至外部的计算机中，利用Matlab软件进行信息分析；
S3：计算机中安装的Matlab软件对S2中导入的振动信号数据进行预处理；
S4：计算机中安装的Matlab软件对S3中预处理后的振动信号进行平滑处理；提高信息分析的精确度；
S5：计算机中安装的Matlab软件将S4中处理后数据生成图表并显示；将信息处理结果显示，有利于对挡风玻璃的质量进行判断，避免挡风玻璃质量差导致人员受伤的事故发生，提高安全系数；
所述S1中的振动信号发生装置包括底座1和侧立柱2；所述底座1一侧的外壁上固连有侧立柱2，且侧立柱2底部与底座1的连接位置处开设有一号通孔23，底座1一侧的壁厚上对应一号通孔23位置处开设有圆孔，且圆孔与一号通孔23连通，底座1的外侧壁上安装有振动采集器12，底座1的内侧壁上对称固连有两个支撑块11，且支撑块11上放置有挡风玻璃6；所述侧立柱2的顶端安装有电机5，侧立柱2的内侧沿竖直方向上转动连接有绞龙21，且绞龙21的顶端焊接有一号转动轴22，侧立柱2顶部的一侧位于底座1的正上方固连有放料箱3；所述一号转动轴22的顶端贯穿侧立柱2的顶板与电机5的输出端传动连接；其中，
所述放料箱3内侧的中部焊接有平行布置的隔板31，且隔板31底部的中心位置处固连有二号转轴34，放料箱3的内侧位于隔板31的上方滑动连接有储料架32，放料箱3的内侧位于隔板31的下方转动连接有混合盘33，且混合盘33的中心位置处位于开设有下料口334，放料箱3的内侧位于混合盘33的下方滑动连接有分散模块4，放料箱3的壁厚上位于混合盘33与隔板31之间开设有二号通孔24，且二号通孔24与侧立柱2的内侧连通；所述储料架32顶部对称开设有两个弧形凹槽321，且两个弧形凹槽321的底端均开设有圆孔，两个弧形凹槽321的内侧分别放置有多个一号圆球和多个二号圆球，储料架32靠近侧立柱2一侧的外壁与放料箱3的内侧壁之间固连有挤压弹簧323，储料架32的外侧壁位于挤压弹簧323的内侧固连有推杆322；所述推杆322的一端贯穿放料箱3与侧立柱2的壁厚并延伸至侧立柱2的内侧；所述一号转动轴22上对应推杆322位置处套设有凸轮221；所述凸轮221用于推动推杆322移动；所述隔板31上位于两个圆孔的一侧均开设有三号通孔311；所述下料口334的内侧通过固定杆与二号转轴34的底端固连，且二号转轴34与一号转动轴22之间通过传动皮带7传动连接；所述分散模块4用于将一号圆球和二号圆球分散均匀；使用前，先将电机5与振动采集器12与外部电源连接，然后取过挡风玻璃6放置在底座1内的支撑块11上，取过适量的一号圆球和二号圆球分别放置在两个弧形凹槽321中，通过电机5带动一号转轴旋转，带动凸轮221的小端与推杆322的一端相接触，从而推动储料架32向远离侧立柱2的方向移动，使得圆孔与三号通孔311正对，将一号圆球和二号圆球排放至混合盘33上，在凸轮221继续转动时，其小端与推杆322分离，此时挤压弹簧323拉动储料架32复位，从而使得圆孔与三号通孔311分离，进而实现间歇放料，有利于提高两种圆球的混合效率，提高振动模拟的效率，且一号转轴转动时，通过传动皮带7带动二号转轴34旋转，二号转轴34带动混合盘33旋转，加速一号圆球和二号圆球混合，当混合盘33上的两种圆球达到一定量时，通过下料口334掉落至分散模块4上，此时分散模块4使得两种圆球均匀排出放料箱3，并掉落至挡风玻璃6上，同时，振动采集器12对挡风玻璃6产生的振动进行信息采集，掉落的两种圆球与挡风玻璃6撞击后，掉落至底座1的内侧，然后通过一号通孔23移动至侧立柱2的内侧，在绞龙21的作用下，重新将撞击后的两种圆球输送至混合盘33中再次使用，有效提高振动信号采集的精确度，且无需人工清理一号圆球和二号圆球，减少了工作量，使用便捷。
所述分散模块4包括分散架41、压缩弹簧43和挡板42；所述分散架41的中部为弧形，且分散架41的底部对称固连有两个压缩弹簧43；所述放料箱3的内侧壁上对应两个压缩弹簧43的下方均固连有挡板42，且两个压缩弹簧43的底端分别与两个挡板42固连；在一号圆球和二号圆球掉落至分散架41上时，对分散架41产生撞击，从而师爹分散架41沿竖直方向下移，进而对压缩弹簧43进行压缩，压缩弹簧43回弹时，进一步提高两种圆球的混合效率，且避免分散架41上的筛孔堵塞，有利于提高一号圆球和二号圆球的混合程度，分散架41的中部为弧形，便于两种圆球移动
所述混合盘33的底部呈环形等角度固连有多个滚轮332；所述分散架41的边缘为波浪状结构，且分散架41的边缘与多个滚轮332均相互接触；在混合盘33转动时，混合盘33底部的滚轮332沿边缘为波浪状的分散架41的侧面滚动，从而对分散架41进行间歇挤压，并配合压缩弹簧43使用，使得分散架41做上下方向的往复抖动，再一步提高两种圆球的混合效率，有效提高振动信号采集的精确度。
所述混合盘33的顶部固连螺旋挡板331，且螺旋挡板331的一端与放料箱3的内侧壁相接触；在混合盘33转动时，螺旋挡板331能够将侧立柱2内侧通过绞龙21输送至混合盘33上的一号圆球和二号圆球转移至下料口334处，有效延长两种圆球与挡风玻璃6接触的时长，进一步提高振动信号采集的精确度。
所述螺旋挡板331靠近下料口334的一侧边上等角度固连有多个直角块333，且多个直角块333的尖端均指向螺旋挡板331外侧的开口方向；在一号圆球与二号圆球移动至螺旋挡板331的内侧时，直角块333能够对螺旋挡板331靠近下料口334的一侧边上的两种圆球再次进行混合，提高一号圆球和二号圆球的混合效率。
所述底座1的底板与水平面之间的夹角为10度；便于与挡风玻璃6撞击后的两种圆球汇集至一号通孔23位置处。
工作时，先将电机5与振动采集器12与外部电源连接，然后取过挡风玻璃6放置在底座1内的支撑块11上，取过适量的一号圆球和二号圆球分别放置在两个弧形凹槽321中，通过电机5带动一号转轴旋转，带动凸轮221的小端与推杆322的一端相接触，从而推动储料架32向远离侧立柱2的方向移动，使得圆孔与三号通孔311正对，将一号圆球和二号圆球排放至混合盘33上，在凸轮221继续转动时，其小端与推杆322分离，此时挤压弹簧323拉动储料架32复位，从而使得圆孔与三号通孔311分离，进而实现间歇放料，有利于提高两种圆球的混合效率，提高振动模拟的效率，且一号转轴转动时，通过传动皮带7带动二号转轴34旋转，二号转轴34带动混合盘33旋转，加速一号圆球和二号圆球混合，当混合盘33上的两种圆球达到一定量时，通过下料口334掉落至分散模块4上，此时分散模块4使得两种圆球均匀排出放料箱3，并掉落至挡风玻璃6上，同时，振动采集器12对挡风玻璃6产生的振动进行信息采集，掉落的两种圆球与挡风玻璃6撞击后，掉落至底座1的内侧，然后通过一号通孔23移动至侧立柱2的内侧，在绞龙21的作用下，重新将撞击后的两种圆球输送至混合盘33中再次使用，有效提高振动信号采集的精确度，且无需人工清理一号圆球和二号圆球，减少了工作量，使用便捷。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：通过振动信号发生装置产生模拟的振动信号；
S2：使用S1中振动发生装置上的振动采集器对模拟的振动信号进行采集，并将振动信号的数据导入计算机中；
S3：计算机中安装的Matlab软件对S2中导入的振动信号数据进行预处理；
S4：计算机中安装的Matlab软件对S3中预处理后的振动信号进行平滑处理；
S5：计算机中安装的Matlab软件将S4中处理后数据生成图表并显示；
所述S1中的振动信号发生装置包括底座(1)和侧立柱(2)；所述底座(1)一侧的外壁上固连有侧立柱(2)，且侧立柱(2)底部与底座(1)的连接位置处开设有一号通孔(23)，底座(1)一侧的壁厚上对应一号通孔(23)位置处开设有圆孔，且圆孔与一号通孔(23)连通，底座(1)的外侧壁上安装有振动采集器(12)，底座(1)的内侧壁上对称固连有两个支撑块(11)，且支撑块(11)上放置有挡风玻璃(6)；所述侧立柱(2)的顶端安装有电机(5)，侧立柱(2)的内侧沿竖直方向上转动连接有绞龙(21)，且绞龙(21)的顶端焊接有一号转动轴(22)，侧立柱(2)顶部的一侧位于底座(1)的正上方固连有放料箱(3)；所述一号转动轴(22)的顶端贯穿侧立柱(2)的顶板与电机(5)的输出端传动连接；其中，
所述放料箱(3)内侧的中部焊接有平行布置的隔板(31)，且隔板(31)底部的中心位置处固连有二号转轴(34)，放料箱(3)的内侧位于隔板(31)的上方滑动连接有储料架(32)，放料箱(3)的内侧位于隔板(31)的下方转动连接有混合盘(33)，且混合盘(33)的中心位置处位于开设有下料口(334)，放料箱(3)的内侧位于混合盘(33)的下方滑动连接有分散模块(4)，放料箱(3)的壁厚上位于混合盘(33)与隔板(31)之间开设有二号通孔(24)，且二号通孔(24)与侧立柱(2)的内侧连通；所述储料架(32)顶部对称开设有两个弧形凹槽(321)，且两个弧形凹槽(321)的底端均开设有圆孔，两个弧形凹槽(321)的内侧分别放置有多个一号圆球和多个二号圆球，储料架(32)靠近侧立柱(2)一侧的外壁与放料箱(3)的内侧壁之间固连有挤压弹簧(323)，储料架(32)的外侧壁位于挤压弹簧(323)的内侧固连有推杆(322)；所述推杆(322)的一端贯穿放料箱(3)与侧立柱(2)的壁厚并延伸至侧立柱(2)的内侧；所述一号转动轴(22)上对应推杆(322)位置处套设有凸轮(221)；所述凸轮(221)用于推动推杆(322)移动；所述隔板(31)上位于两个圆孔的一侧均开设有三号通孔(311)；所述下料口(334)的内侧通过固定杆与二号转轴(34)的底端固连，且二号转轴(34)与一号转动轴(22)之间通过传动皮带(7)传动连接；所述分散模块(4)用于将一号圆球和二号圆球分散均匀。
2.根据权利要求1所述的一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法，其特征在于：所述分散模块(4)包括分散架(41)、压缩弹簧(43)和挡板(42)；所述分散架(41)的中部为弧形，且分散架(41)的底部对称固连有两个压缩弹簧(43)；所述放料箱(3)的内侧壁上对应两个压缩弹簧(43)的下方均固连有挡板(42)，且两个压缩弹簧(43)的底端分别与两个挡板(42)固连。
3.根据权利要求2所述的一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法，其特征在于：所述混合盘(33)的底部呈环形等角度固连有多个滚轮(332)；所述分散架(41)的边缘为波浪状结构，且分散架(41)的边缘与多个滚轮(332)均相互接触。
4.根据权利要求3所述的一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法，其特征在于：所述混合盘(33)的顶部固连螺旋挡板(331)，且螺旋挡板(331)的一端与放料箱(3)的内侧壁相接触。
5.根据权利要求4所述的一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法，其特征在于：所述螺旋挡板(331)靠近下料口(334)的一侧边上等角度固连有多个直角块(333)，且多个直角块(333)的尖端均指向螺旋挡板(331)外侧的开口方向。
6.根据权利要求1所述的一种基于Matlab时频分析的振动信号处理方法，其特征在于：所述底座(1)的底板与水平面之间的夹角为10度。
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