包絡分析
關注創建者：蜻蜓飛飛 創建時間：2018-09-04
包絡分析的視頻教程
1-54基于matlab的包絡譜分析
基于matlab的包絡譜分析，目標信號→希爾伯特變換→得到解析信號→求解析信號的模→得到包絡信號→傅里葉變換→得到Hilbert包絡譜，包絡譜分析能夠有效地將這種低頻沖擊信號進行解調提取。程序已調通，可直接運行。 購買后可下載視頻中的源程序文件。
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包絡分析的實例教程
來源：模態空間 作者：譚祥軍
對于滾動軸承早期故障的檢測和診斷而言，包絡分析已經成為振動信號主要的處理技術之一。它是由美國機械技術公司于上世紀70年代早期開發出來的，最初稱為高頻共振技術。它也有很多其他名稱，如幅值調制解調、共振解調分析、窄帶包絡分析，而稱之為包絡分析似乎更受歡迎。包絡信號的計算可用于穩態信號、非穩態信號以及瞬態信號。
包絡分析的基礎是基于滾動軸承的一個局部缺陷每次在受載荷作用下與軸承其他表面接觸時，總是會產生振動沖擊。這個沖擊作用時間極短，遠小于相鄰兩個沖擊之間的時間間隔，因此，它的能量將分布在極寬的頻率范圍內。結果是它將激起軸承各部件和周圍結構的固有頻率。這個激勵是重復的，因為故障缺陷與其他接觸面的接觸是周期性的。沖擊出現的頻率也稱為軸承故障特征頻率。人們經常認為共振受故障特征頻率的幅值調制，這樣就不能檢測到受共振激勵的故障存在，也不能診斷出軸承出現故障的部件。而包絡分析為提取出周期激勵或共振中的幅值調制提供了手段。
1 模擬包絡分析
計算窄帶包絡曲線的經典方法是使用模擬電路對模擬振動信號進行帶通濾波，圍繞結構的共振頻率進行濾波，然后使用半波或全波整流，接下來再用平滑電路去恢復近似的包絡信號。市場上可用的模擬電路包絡分析通常是個黑匣子。
包絡分析的困難之一是如何確定最佳的頻率范圍進行分析。市場上絕大多數可用的模擬電路包絡分析設備都有許多固定的頻率范圍可用。
展開 包絡分析是上世紀70年代早期被開發出來的方法，最初稱為高頻共振技術。它也有很多其他名稱，如幅值調制解調、共振解調分析、窄帶包絡分析，而稱之為包絡分析似乎更受歡迎。包絡信號的計算可用于穩態信號、非穩態信號以及瞬態信號。
用于包絡分析的方法有基于平方解調的方法、基于希爾伯特變換的方法等。平方解調的基本思路是積化和差的過程：平方相當于兩個信號（假設為正弦信號）的乘積，從而能得到它們的和頻（高頻）與差頻（低頻，如拍頻就是兩個信號的差頻）；然后再低通濾掉高頻的和頻，對濾波后的低頻信號進行FFT分析得到解調譜。關于這一點后續在介紹包絡分析時會著重介紹其分析過程。而希爾伯特變換的基本思想是通過對采樣的實值時域信號進行希爾伯特變換，得到以采樣的時域信號作為實部、其希爾伯特變換作為虛部，二者構成解析信號，解析信號的幅值就是信號的包絡曲線；對包絡進行低通濾波，作FFT求出包絡譜，得到包絡頻率。現在包絡分析更多是基于希爾伯特變換的包絡分析，因此，這種方法的包絡分析也稱為希爾伯特-包絡分析。
對于包絡分析，我們首先應該明白什么叫做包絡或包絡曲線。對于時域信號而言，把時域信號各個峰值點連接起來得到的曲線就叫時域包絡曲線，如圖7所示的信號，綠色是指數衰減的高頻信號，把它時間軸上各個峰值點連接起來得到的藍色曲線就是它的包絡曲線。
圖7 時域信號與它的包絡曲線
如在幅值調制信號中，載波頻率通常是高頻信號，而調制頻率是低頻信號，如圖2所示。因此，這個高頻調幅信號，它的幅值是按低頻調制信號變化的。
展開 如果對存在多個調制現象或寬頻帶的信號進行包絡分析的話，必然給包絡分析帶來困難，導致分離不出緩變的信號，或者分不清楚主要的緩變信號的頻率成分。因此，在進行包絡分析之前，必須要進行濾波處理，以確定關心的頻率范圍。因此，對于包絡分析而言，通過帶通濾波確定感興趣的頻帶是必要的準備工作。
對于希爾伯特-包絡分析而言，其分析步驟如下：
第一步：對原始時域信號進行FFT分析確定感興趣的頻帶。通常可以從以下兩個方面來確定感興趣的頻帶：根據頻譜中的峰值對比已知的軸承缺陷頻率或對比良好的軸承的頻譜。如果沒有良好的軸承的頻譜，那么，也可以從FFT頻譜圖中存在的調制現象來確定感興趣的頻帶，如圖1所示，一次分析時可以只關心一處調制現象，從而確定以載波頻率為中心頻率，以最外側的邊頻帶頻率作為感興趣頻帶的邊界確定感興趣的帶寬。
第二步：根據上一步確定的頻帶進行時域帶通濾波。濾掉干擾信號，使濾波后的時域信號僅包含要解調的成分。如果對帶通濾波后的信號進行FFT分析，得到的頻譜仍是寬頻的高頻成分，或者是在這個頻帶內調制復雜，直接得不到包絡頻率，如圖2所示。
第三步：對帶通濾波后的時域信號進行希爾伯特變換：將濾波后的時域信號相位移動90度，使其成為解析信號的虛部。
第四步：計算由上一步得到的解析信號的幅值，得到包絡曲線。在某些情況下，可能還需要對包絡曲線進行低通濾波，以進一步濾掉其他信號。
第五步：計算包絡曲線的FFT，從而得到包絡譜，如圖2所示。當然圖中的包絡譜頻率單一，但現實情況可能并非如此。
展開 54基于matlab的包絡譜分析 ￥9.9
基于matlab的包絡譜分析，目標信號→希爾伯特變換→得到解析信號→求解析信號的模→得到包絡信號→傅里葉變換→得到Hilbert包絡譜，包絡譜分析能夠有效地將這種低頻沖擊信號進行解調提取。程序已調通，可直接運行。
基于MATLAB的希爾伯特Hilbert變換求包絡譜，對原始信號進行初步濾波，之后進行包絡譜分析。可替換自己的數據進行優化。程序已調通，可直接運行。
包絡分析的最新內容
內容包括：
機器的激勵源
機器的測量信號頻譜
時頻分析
倒譜
高級分析技術
信號增強
階次分析及階次跟蹤
包絡分析
研討會時間
2025年11月18日（周二）下午15:00-16:00
費用 免費
備注
研討會將通過網絡直播的方式進行，請自備具備上網條件的電腦
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基于matlab的快速譜峭度方法，選擇信號峭度最大的頻段進行濾波，對濾波好信號進行包絡譜分析。輸出快速譜峭度及包絡譜結果。程序已調通，可直接運行。
基于matlab的滾動軸承故障診斷，基于小波包分解，得到數據峭度值，以正常與故障數據峭度差值進行最大尺度重構，對重構信號進行包絡譜分析。程序已調通，可直接運行。
基于matlab的包絡譜分析，目標信號→希爾伯特變換→得到解析信號→求解析信號的模→得到包絡信號→傅里葉變換→得到Hilbert包絡譜，包絡譜分析能夠有效地將這種低頻沖擊信號進行解調提取。程序已調通，可直接運行。
基于MATLAB的希爾伯特Hilbert變換求包絡譜，對原始信號進行初步濾波，之后進行包絡譜分析。可替換自己的數據進行優化。程序已調通，可直接運行。
圖4實驗由于故障類型為軸承外圈損傷，并通過計算得到其故障頻率為236 Hz, 因此研究引入包絡譜分析法來對第1532、第1533以及第1600個樣品進行必要的包絡譜解調，其結果如圖5所示。
本文結合了一些實測數據和分
析結果，對各種參數進行介紹，包括：
? 聲壓級(SPL)
? 心理聲學參數：響度(Loudness)、尖銳度(Sharpness)、
抖動度(Fluctuation Strength)、粗糙度(Roughness)
? 調幅參數：調制(Modulation)、包絡分析(Envelope)
? 純音類參數：突出比(Prominence Ratio)、
III-V半導體代工廠的PDK；
◆.用于互連建模的自動電路提取(ACE)技術；
◆.Cadence AWR AXIEM? EM模擬器，用于設計驗證和寄生參數提取；
◆.Cadence AWR Analyst? EM模擬器，用于分析凸塊、鍵合線和焊帶；
◆.EM Socket，可用于與第三方EM工具集成；
◆.ERC、DRC和LVS支持生產就緒的GDSII導出；
◆.用于電路包絡分析和無線標準驗證的系統協同仿真
作者：金鵬
HBK中國區應用服務經理
調制(Modulation)、包絡分析(Envelope)
如果噪聲中出現了明顯的調幅(AM)現象，除了
上篇
提及的抖動度和粗糙度以外，BK Connect軟件還提供包絡分析(Envelope)。包絡分析能夠將調制信號從載波信號中分離出來。
下期文章中，我們將繼續聊聊調制、包絡分析、純音比、突出比 、音調、FFT、1/3倍頻程、臨界頻帶等其他參數，敬請期待。
