南京工程学院汽车与轨道交通学院毕业设计（论文）
5.2前面板登陆界面
5.2.2电机转速控制前面板
电机转速控制前面板主要包括控制通道（即输出给变频器的控制电压通道）、控制电压范围输入（根据变频器的的控制电路电压设定，本设计设定为0～5V）、电机启动按钮、转速输入旋钮，以及振动频率显示，具体前面板如图5.3所示。 5.2.3数据采集及保存前面板
该面板包含了采集的启动以及停止按钮、采集通道（即传感器输出信号的接受通道，本系统设置了三个通道，即最多可以同时接收三个传感器的信号）、采样率输入、每通道采样数的设置、每通道缓冲区的设置以及实时波形显示，具体前面板如图5.3所示。
图5.3 电机转速控制及数据采集保存前面板图
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5.2.4信号分析前面板
在线分析用做数据的频谱分析，在线分析是依据此次的振动信号分析设计
的单通道数据分析，具体前面板如图5.4。
图5.4 信号分析前面板图
5.2.5模拟信号的分析实图
由于身边的资源有限，没有型号为FR-S540SE-0.4的变频器和PCI-6024E采集卡，所以在设计的过程中只能有一个模拟信号来代替采集到的振动信号。对模拟信号进行了对应频谱的分析以后，产生波形图如图5.5和5.6所示。
5.5正弦信号功率谱
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5.6随机模拟信号的自功率谱和时频谱
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第六章 振动信号的频谱分析
6.1 频谱分析的理论知识
首先，通过图书馆以及网络资源，学习了相关频谱分析的理论知识，由于时间有限，只摘要了几种频谱分析的理论知识，对其进行简单的数学原理解释。 6.1.1功率密度函数的定义
随机信号的自功率谱密度函数是该随机信号自相关函数的FT变换，记为:
其逆变换为：
两个随机信号的互功率谱密度函数为:
其逆变换为：
的。S (f)中包含着R (τ)的所有数据信号。由于函数，互相关函数 类似的，
和和
保存了
并非偶函数，因此的所有数据信号。
表示信号的
为实偶函数，
亦为实偶
因为S（f）和R（τ）是两者之间的关系的傅立叶变换，两者是唯一相应
具有虚的部分和实的部分，
（6.1）
6.1.2功率谱密度函数的物理意义
的频域描述表达成函数时时一个随机信号。
为功率谱密度函数。
功率密度沿频率轴的分布，故又称
的频域描述表达成函数时时一个随机信号。由于整体随机信
时是收敛的，即可满足(FT)的条件,
号不收敛，不符合条件，所以它的傅立叶变换是不存在的，是不能直接获得谱。但均值为零的随机信号的相关函数在 根据FT理论，自相关函数
对于式（6.1）当T=0时，有:
(6.2)
根据相关函数的定义，当T=0时，有:
是绝对可积的。
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比较以上两式可得:
上式表现了
弧线下的总面积与
弧线下的总体面积相等，在物理
意义方面上看来，x2(t)是信号x(t)的能量，x2(t)/T是信号x(t)的功率，
是信号x(t)的总功率。
组成这一功率总和，
所以，
弧线下与X轴围成的总面积与总体的面积相等，的数值表明总功率在不同频率处的功率布局，
为功率谱密度。
故所得到的总面积就是信号的功率总和。不计其数的各种频率上的功率元
表明了信号的功率密度沿频率轴的分布，故又称
函数。用同样的方法，也可以用于诠释互谱密度函数
底下阐述自功率谱密度函数
和幅值谱X(f)或能谱|X(f)|2之间的联系。根
据Parseval定理型，在时间轴上的平均功率数据信息表达：
(6.3)
比较式（6.2）与（6.3）可得:
自功率谱密度函数的频率范围是(谱密度函数。 它在 (
)，它是一个偶函数,它又称双边自功率
=
来表示数据信息的所有
,0)的频率限度内的函数值是其在(0,)频率范围函数
信号的单边功率谱密度函数。
值的对称显现,所以,可用在(0,)范围内功率谱。x(t) 被我们称作6.1.3功率谱的计算
功率谱的计算有几种方法。最重要的好处是库立-杜凯（库勒图基FFT）方法，用于测量的功率谱。功率谱的测算有下列几种方式。第一种是布拉克—杜开（Blackman—Tukey）法。该方法是基于原来的信号来计算相关函数，然后，傅立叶变换的功率谱；第二种为模拟滤波器法。它是利用模拟分析仪来对数据进行分析计算的一种方法；第三种是库立—杜开（Cooley—Tukey）法，即用FFT计算
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