matlab在振动信号处理中的应用代码.docx

1、matlab在振动信号处理中的应用代码程序4-1%最小二乘法消除多项式趋势项%clear % 清除内存中所有变量和函数clc % 清除工作窗口中所显示的内容close all hidden % 关闭所有隐藏的窗口%提示用键盘输入输入数据文件名fni=input(消除多项式趋势项-输入数据文件名:,s); %以只读方式打开数据文件fid=fopen(fni,r); sf = fscanf(fid,%f,1); %读入采样频率值m = fscanf(fid,%d,1); %读入拟合多项式阶数fno = fscanf(fid,%s,1);%读入输出数据文件名x = fscanf(fid,%f,inf

2、);%读入时程数据存成列向量%关闭数据文件status=fclose(fid); %取信号数据长度 n=length(x); %建立离散时间列向量 t=(0:1/sf:(n-1)/sf); %计算趋势项的多项式待定系数向量aa=polyfit(t,x,m); %用x减去多项式系数a生成的趋势项y=x-polyval(a,t); %将分成2行1列的图形窗口的第1列设为当前绘图区域subplot(2,1,1); %绘制x对于t的时程曲线图形plot(t,x); %在图幅上添加坐标网格grid on; %将分成2行1列的图形窗口的第2列设为当前绘图区域subplot(2,1,2); %绘制y对于t的

3、时程曲线图形 plot(t,y); %在图幅上添加坐标网格grid on; %以写的方式打开文件或建立一个新文件 fid=fopen(fno,w); %进行n次循环将计算结果写到输出数据文件中 for k=1:n %每行输出两个实型数据，t为时间，y为消除趋势项后的结果 fprintf(fid,%f %fn,t(k),y(k); %循环体结束语句 end %关闭数据文件status=fclose(fid); 程序4-2%五点滑动平均法平滑处理%clearclcclose all hidden%fni=input(五点滑动平均法平滑处理-输入数据文件名:,s); fid=fopen(fni,r)

4、; sf = fscanf(fid,%f,1); %采样频率 m = fscanf(fid,%d,1); %平滑次数 fno = fscanf(fid,%s,1);%输出数据文件名x = fscanf(fid,%f,inf);%输入数据存成列向量status=fclose(fid); %取信号数据长度 n=length(x); %建立离散时间列向量 t=(0:1/sf:(n-1)/sf); %将x赋值给a a=x; %循环m次进行平滑处理计算 for k=1:m b(1)=(3*a(1)+2*a(2)+a(3)-a(4)/5;b(2)=(4*a(1)+3*a(2)+2*a(3)+a(4)/10

5、; for j=3:n-2 b(j)=(a(j-2)+a(j-1)+a(j)+a(j+1)+a(j+2)/5; end b(n-1)=(a(n-3)+2*a(n-2)+3*a(n-1)+4*a(n)/10; b(n)=(-a(n-3)+a(n-2)+2*a(n-1)+3*a(n)/5; a=b;end%将a赋值给yy=a;%将分成2行1列的图形窗口的第1列设为当前绘图区域subplot(2,1,1); %绘制平滑前的时程曲线图形plot(t,x); %添加横向坐标轴的标注xlabel(时间 (s); %添加纵向坐标轴的标注 ylabel(加速度(g); %在图幅上添加坐标网格grid on;

6、%将分成2行1列的图形窗口的第2列设为当前绘图区域subplot(2,1,2);%绘制平滑后的时程曲线图形 plot(t,y); %添加横向坐标轴的标注xlabel(时间 (s); %添加纵向坐标轴的标注 ylabel(加速度(g); %在图幅上添加坐标网格grid on; %打开文件输出平滑后的数据fid=fopen(fno,w); for k=1:n %每行写两个实型数据，t为时间，y为平滑后的数据 fprintf(fid,%f %fn,t(k),y(k); end status=fclose(fid); 程序4-2%五点滑动平均法平滑处理%clearclcclose all hidden

7、%fni=input(五点滑动平均法平滑处理-输入数据文件名:,s); fid=fopen(fni,r); sf = fscanf(fid,%f,1); %采样频率 m = fscanf(fid,%d,1); %平滑次数 fno = fscanf(fid,%s,1);%输出数据文件名x = fscanf(fid,%f,inf);%输入数据存成列向量status=fclose(fid); %取信号数据长度 n=length(x); %建立离散时间列向量 t=(0:1/sf:(n-1)/sf); %将x赋值给a a=x; %循环m次进行平滑处理计算 for k=1:m b(1)=(3*a(1)+2

8、*a(2)+a(3)-a(4)/5; b(2)=(4*a(1)+3*a(2)+2*a(3)+a(4)/10; for j=3:n-2 b(j)=(a(j-2)+a(j-1)+a(j)+a(j+1)+a(j+2)/5; end b(n-1)=(a(n-3)+2*a(n-2)+3*a(n-1)+4*a(n)/10; b(n)=(-a(n-3)+a(n-2)+2*a(n-1)+3*a(n)/5; a=b;end%将a赋值给yy=a;%将分成2行1列的图形窗口的第1列设为当前绘图区域subplot(2,1,1); %绘制平滑前的时程曲线图形plot(t,x); %添加横向坐标轴的标注xlabel(时间

9、 (s); %添加纵向坐标轴的标注 ylabel(加速度(g); %在图幅上添加坐标网格grid on; %将分成2行1列的图形窗口的第2列设为当前绘图区域subplot(2,1,2);%绘制平滑后的时程曲线图形 plot(t,y); %添加横向坐标轴的标注xlabel(时间 (s); %添加纵向坐标轴的标注 ylabel(加速度(g); %在图幅上添加坐标网格grid on; %打开文件输出平滑后的数据fid=fopen(fno,w); for k=1:n %每行写两个实型数据，t为时间，y为平滑后的数据 fprintf(fid,%f %fn,t(k),y(k); end status=fc

10、lose(fid); 程序4-3%滑动平均法消除趋势项%clearclcclose all hidden%fni=input(滑动平均法消除趋势项-输入数据文件名:,s); fid=fopen(fni,r); sf = fscanf(fid,%f,1); %采样频率l = fscanf(fid,%d,1); %滑动阶次m = fscanf(fid,%d,1); %平滑次数fno = fscanf(fid,%s,1); %输出数据文件名x = fscanf(fid,%f,1,inf);%输入数据存成行向量status=fclose(fid);%取信号数据长度 n=length(x); %建立离散

11、时间列向量 t=(0:1/sf:(n-1)/sf); %生成一个元素全为1的行向量b=ones(1,l); %信号两端分别向外延伸l个数据 a=b*x(1),x,b*x(n); b=a;%按平滑次数循环进行滑动平均处理计算趋势项 for k=1:m for j=l+1:n-l b(j)=mean(a(j-l:j+l); end a=b;end%用输入信号x减去与平滑趋势项ay=x(1:n)-a(l+1:n+l); %同时绘制x对于t和y对于t的时程曲线 plot(t,x,:,t,y,t,a(l+1:n+l),-.);%添加横向坐标轴的标注xlabel(时间(s); %添加纵向坐标轴的标注 yl

12、abel(位移mm); %在图幅上添加图例legend(输入,输出,趋势); %在图幅上添加坐标网格grid on; %以写的方式打开文件或建立一个新文件fid=fopen(fno,w); %进行n次循环将结果写到输出数据文件中 for k=1:n %每行写两个实型数据，t为时间，y为消除趋势项后的结果 fprintf(fid,%f %fn,t(k),y(k); end status=fclose(fid); 程序4-4%五点三次法平滑处理(时域和频域)%clearclcclose all hidden%fni=input(五点三次平滑处理-输入数据文件名:,s); fid=fopen(fni

13、,r); sf = fscanf(fid,%f,1); %采样频率 it = fscanf(fid,%d,1); %数据类型(1时域,2频域)m = fscanf(fid,%d,1); %平滑次数 fno = fscanf(fid,%s,1); %输出数据文件名x = fscanf(fid,%f,it,inf);%输入数据存成行向量status=fclose(fid); %取信号数据长度 n=length(x(1,:); for l=1:it a=x(l,:);%循环m次进行平滑处理 for k=1:m b(1)=(69*a(1)+4*(a(2)+a(4)-6*a(3)-a(5)/70; b(

14、2)=(2*(a(1)+a(5)+27*a(2)+12*a(3)-8*a(4)/35; for j=3:n-2 b(j)=(-3*(a(j-2)+a(j+2)+12*(a(j-1)+a(j+1)+17*a(j)/35; end b(n-1)=(2*(a(n)+a(n-4)+27*a(n-1)+12*a(n-2)-8*a(n-3)/35; b(n)=(69*a(n)+4*(a(n-1)+a(n-3)-6*a(n-2)-a(n-4)/70; a=b; end y(l,:)=a;end%绘制平滑前后的曲线图形if it=1 %时域信号%建立离散时间向量 nn=1:2000; t=0:1/sf:(n-

15、1)/sf; %同时绘制x对于t和y对于t的时域曲线 plot(t(nn),x(nn),:,t(nn),y(nn); xlabel(时间 (s); %添加横向坐标轴的标注 ylabel(幅值); %添加纵向坐标轴的标注 legend(平滑前,平滑后);%在图幅上添加图例 grid on;else %频域信号%建立离散频率向量 nn=1:256; f=0:sf/n:(n-1)*sf/n;%同时绘制x的实部对于f和y的实部对于f的频域曲线 subplot(2,1,1); plot(f(nn),x(1,nn),:,f(nn),y(1,nn); xlabel(频率 (Hz); %添加横向坐标轴的标注

16、ylabel(实部); %添加纵向坐标轴的标注 legend(平滑前,平滑后);%在图幅上添加图例 grid on;%同时绘制x的虚部对于f和y的虚部对于f的频域曲线 subplot(2,1,2); plot(f(nn),x(2,nn),:,f(nn),y(2,nn); xlabel(频率 (Hz); %添加横向坐标轴的标注 ylabel(虚部); %添加纵向坐标轴的标注 legend(平滑前,平滑后);%在图幅上添加图例 grid on;end%打开文件输出平滑后的数据fid=fopen(fno,w); for k=1:n if it=1 %时域信号输出时间和幅值 fprintf(fid,%

17、f %fn,t(k),y(k); else %频域信号输出频率、实部和虚部 fprintf(fid,%f %f %fn,f(k),y(1,k),y(2,k); endend status=fclose(fid); 程序5-1%频域低通和带通滤波%clearclcclose all hidden%fni=input(频域带通滤波-输入数据文件名:,s); fid = fopen(fni,r); sf = fscanf(fid,%f,1); %采样频率fmin = fscanf(fid,%f,1); %最小截止频率fmax = fscanf(fid,%f,1); %最大截止频率sx = fscan

18、f(fid,%s,1); %读入横向坐标轴的标注 sy = fscanf(fid,%s,1); %读入纵向坐标轴的标注 fno = fscanf(fid,%s,1); %输出数据文件名x = fscanf(fid,%f,1,inf);%输入数据存成行向量status=fclose(fid);%取信号数据长度 n=length(x); %建立离散时间列向量 t=(0:1/sf:(n-1)/sf); %取大于并最接近n的2的幂次方为FFT长度nfft=2nextpow2(n); %四舍五入取整求最小截止频率对应数组元素的下标ni=round(fmin*nfft/sf+1); %四舍五入取整求最大截

19、止频率对应数组元素的下标na=round(fmax*nfft/sf+1); %进行FFT变换,结果存于yy=fft(x,nfft); %建立一个长度为nfft元素全为0的向量 a=zeros(1,nfft); %将y的正频率带通内的元素赋值给a a(ni:na)=y(ni:na); %将y的负频率带通内的元素赋值给aa(nfft-na+1:nfft-ni+1)=y(nfft-na+1:nfft-ni+1); %进行FFT逆变换,结果存于yy=ifft(a,nfft); %取逆变换的实部n个元素为滤波结果列向量y=(real(y(1:n); %绘制滤波前的时程曲线图形subplot(2,1,1)

20、; plot(t,x); %添加横向坐标轴的标注xlabel(sx); %添加纵向坐标轴的标注ylabel(sy); grid on; %绘制滤波后的时程曲线图形subplot(2,1,2); plot(t,y); %添加横向坐标轴的标注xlabel(sx); %添加纵向坐标轴的标注ylabel(sy); grid on;%打开文件输出滤波后的数据 fid=fopen(fno,w);for k=1:n fprintf(fid,%f %fn,t(k),y(k); end status=fclose(fid); 程序5-2%频域高通和带阻滤波%clearclcclose all hidden%fn

21、i=input(频域带阻滤波-输入数据文件名:,s); fid=fopen(fni,r); sf = fscanf(fid,%f,1); %采样频率fmin = fscanf(fid,%f,1); %最小截止频率fmax = fscanf(fid,%f,1); %最大截止频率sx = fscanf(fid,%s,1); %读入横向坐标轴的标注 sy = fscanf(fid,%s,1); %读入纵向坐标轴的标注 fno = fscanf(fid,%s,1); %输出数据文件名x = fscanf(fid,%f,1,inf);%输入数据存成行向量status=fclose(fid);%取信号数据

22、长度 n=length(x); %建立离散时间列向量 t=(0:1/sf:(n-1)/sf); %取大于并最接近n的2的幂次方为FFT长度nfft=2nextpow2(n); %四舍五入取整求最小截止频率对应数组元素的下标ni=round(fmin*nfft/sf+1); %四舍五入取整求最大截止频率对应数组元素的下标na=round(fmax*nfft/sf+1); %进行FFT变换,结果存于yy=fft(x,nfft); %建立一个长度为nfft元素全为0的向量 a=zeros(1,nfft); %将y的正频率带阻内的元素赋值为0y(ni:na)=a(ni:na); %将y的负频率带阻内的

23、元素赋值为0y(nfft-na+1:nfft-ni+1)=a(nfft-na+1:nfft-ni+1); %进行IFFT变换,结果存于aa=ifft(y,nfft); %取逆变换的实部n个元素为滤波结果列向量y=real(a(1:n);%绘制滤波前的时程曲线图形subplot(2,1,1);plot(t,x); %添加横向坐标轴的标注xlabel(sx); %添加纵向坐标轴的标注ylabel(sy); grid on;%绘制滤波后的时程曲线图形subplot(2,1,2); plot(t,y);%添加横向坐标轴的标注xlabel(sx); %添加纵向坐标轴的标注ylabel(sy); grid

24、 on; %打开文件输出滤波后的数据 fid=fopen(fno,w); for k=1:n fprintf(fid,%f %fn,t(k),y(k); end status=fclose(fid); 程序5-3%运用完全设计法的IIR滤波器滤波%clearclcclose all hidden%fni=input(运用完全设计法的IIR滤波器滤波-输入数据文件名:,s); fid=fopen(fni,r); fs = fscanf(fid,%f,1); %采样频率%滤波方式选择（1低通,2高通,3带通,4带阻）fun = fscanf(fid,%d,1); %滤波器选择（1巴特沃斯,2切比雪

25、夫,3切比雪夫,4椭圆）mod = fscanf(fid,%d,1); if fun=2 wp = fscanf(fid,%f,1);%通带截止频率(Hz) ws = fscanf(fid,%f,1);%阻带截止频率(Hz)else wp = fscanf(fid,%f,2);%通带截止频率(Hz) ws = fscanf(fid,%f,2);%阻带截止频率(Hz)endrp = fscanf(fid,%f,1); %通带波动系数(dB)rs = fscanf(fid,%f,1); %阻带衰减系数(dB)fno = fscanf(fid,%s,1); %输出数据文件名x = fscanf(fi

26、d,%f,1,inf);%输入数据存成行向量status=fclose(fid); %确定滤波方式switch fun case 1 %低通 ft=low; case 2 %高通 ft=high; case 3 %带通 ft=bandpass; case 4 %带阻 ft=stop; otherwise ft=low;end %根据滤波器种类进行IIR滤波器设计switch mod %巴特沃斯滤波器 case 1 n wn=buttord(wp/(fs/2),ws/(fs/2),rp,rs); b a= butter(n,wn,ft);%切比雪夫型滤波器 case 2 n wn=cheb1or

27、d(wp/(fs/2),ws/(fs/2),rp,rs); b a= cheby1(n,rp,wn,ft);%切比雪夫型滤波器 case 3 n wn=cheb2ord(wp/(fs/2),ws/(fs/2),rp,rs); b a= cheby2(n,rs,wn,ft);%椭圆滤波器 case 4 n wn=ellipbuttord(wp/(fs/2),ws/(fs/2),rp,rs); b a= ellip(n,rp,rs,wn,ft);end %计算滤波器的频率响应h w=freqz(b,a,1024,fs); m=length(x);t=0:1/fs:(m-1)/fs;%用设计出的滤波器进行滤波y=filter(b,a,x);%绘制滤波器的频率响应图subplot(2,1,1); plot(w,abs(h);%添加横向坐标轴的标注xlabel(频率 (Hz); %添加纵向坐标轴的标注ylabel(幅值); %在图幅上添加坐标网格 grid on; %绘制滤波前后