心 ］ ｒ Ｉ。
化显 示 以及强 大 的数 据 处 理 分 析 能 力 ， 为 目前 信 成
号处 理领 域 的研 究 重 点 。为此 ， 文利 用 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 本 ａＶＥ
ＭＡ Ｌ Ｂ软件 为 Ｔ程 计 算 领 域 提供 了准 确 、 ＴＡ 高 效的 多 种 功 能 的 工 具 箱 ， 信 号 和 图像 处 理 等 领 在 域具 有无 可 比拟 的优 势 。但 是 ， Ａ Ｌ Ｂ的 人 机交 Ｍ ＴＡ 互界 面 、 据 采 集 功 能 较 差 。 过 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 程 序 数 通 ａＶＥ
基于模 态分解 的 时频 分 析 方 法 于 １９ ９ ８年 由美 国 国家宇航 局 的 Ｎ ｒｅ ． ｕ ｎ ｏｄ ｎＥ Ｈ ａｇ提 出 ， 是 运 用基 他
理想 地 ， 如果 ｈ 是 一个 Ｉ ， 么 ｈ 就是 （） ． ＭＦ 那 ． ｔ 的第 １ Ｉ 个 ＭＦ分量 。
④如 果 ｈ 不 满 足 Ｉ ． ＭＦ的 条 件 ， ｈ 作 为原 始 把 ． 数据 ， 复 步骤 ① ～③ ， 到 上 下 包 络 线 的平 均 值 重 得
Ａ ｂｓｒ ｔ： ｔ ａｃ Ｅｍｐｉｉａ ｄ ｅ ｏ ｏ ｉｉｎ ｉ ｎ ｉ ｐ ｒａ ｔｍ ｅｈ ｄ ｆ ｒａ ｌｚｎ ｏ —ｔ ｔ ｎ ｒ ｉｎ １ ｒｃ ｌｍｏ ｅ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔｏ ｓ ａ ｍ ｏ ｔｎ ｔ ｏ ｏ ｎａｙ ｉ ｇ ｎ ｎ ｓａ ｉ ａ ｙ ｓｇ ａ ． ｏ
方 法 。仿 真 结果表 明对信 号进 行 Ｅ ＭＤ分 解后 ， 得 瞬 时频 率具有 了物理 意 义 ， 只是 对信 号进 行 使 但
了初 步 处理 ， 可根据 实 际需要 进 行相 应后 续 处理 。 关 键 词 ：ａ Ｖ Ｅ ； Ｔ Ａ 信 号处 理 ； ＭＤ Ｌ ｂ ＩＷ ＭＡ Ｌ Ｂ； Ｅ 文献 标识 码 ： Ａ 中 图分类 号 ： Ｐ３ １ Ｔ １
注、 应用 前景 比较好 的信 号 处 理 方 法 之 一 。它 在 非
的虚 拟仪 器 开发平 台软 件 ， 对 于 一般 信 号 的分 析 它 处理 方便 ， 但是 不 能 完全 提 供 用 户所 需 要 的驱 动程 序和调 用 系统程 序 实现底 层 操作 ，不擅 长完 成 大量
数据处 理 的任 务 。因此对 于一 些虚 拟仪器 中需 要进
内禀模 态 函数条件 的 复杂信 号 ， 要采 用 Ｅ 先 ＭＤ方 法 将 其分 解 。Ｅ ＭＤ方 法 将 一 个 复 杂 的 信 号 分 解 为 若 干个 内禀模 态 数 之 和 ， 基 于一个基 本假 设 ， 它 任何
复杂 的信号 都是 由一 些不 同 的 内禀 模 态 函数 组 成 ， 每 一个 内禀 模 态函数 不论 是 线 性 或 是非 线 性 的 、 一 非
作者简 介： 付
瑶 （９ １ ） 女 ， １８ 一 ， 吉林梨树人 ， 京信 息科技 大学机 电工程学 院硕士研究生 ， 北 主要从事机械故障诊断及预测方面 的研究。
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北 京 机 械 Ｗ 设 计 用户 图形 界 面 ， 责数 据采 集 和 网络 ａＶ Ｅ 负
平 稳信 号分 析及 处 理 等 领域 起 着 十分 重 要 的 作 用 。 随着机 电系 统复 杂 性 的提 高 ， 信 号 的处 理 能 力 要 对
求也 越来 越高 。 良好 的人 机 交 互 界 面 、 算 机 图 形 计
行 大量 数据 运算 处理 的复 杂应用 就显 得有 些力 不从
和 Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ混合 编程 技术 实现 Ｅ ＭＤ方 法 对 非平 稳 信号 的处理 ， 能提 供 良好 的计算 机 图形化 界 面 ， 既 又 具 有强 大 的数据 处 理 分 析 能力 ， 验仿 真 结 果 表 明 实 了该方 法 的有 效 性 。 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 是美 国 Ｎ ｔ ｎｌ ｎｔ ｍｅｔ 公 司推 出 ａＶＥ ａ ｏ ａ Ｉｓ ｕ ｎｓ ｉ ｒ
变换 ， 中最 关键 的 部 分 是 Ｅ 其 ＭＤ方 法 。Ｅ ＭＤ方 法
将 ｒ作 为 原始 数据 重复 步骤① ～ ， 到 （） ． ④ 得 ｔ
的第 ２个 满足 Ｉ ＭＦ条件 的分 量 Ｃ ， 复循环 ｎ次 ， 重 得 到 信号 （） ｎ个满 足 Ｉ ｔ的 ＭＦ条 件 的 分量 。这 样 就
摘
要： 经验模 态分解 方 法（ ＭＤ） 非 平稳 信 号 的 分析 和 处理 中起 着 重要 的作 用 ， 了 Ｅ 在 为
能够 方便 的使 用 Ｅ ＭＤ方法 对信 号进行 处 理 ， 将 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 虚 拟仪 器 开发 平 台 良好 的 用 户 图形界 现 ａ ＶＥ 面和 ＭＡ Ｌ Ｂ软 件 强大 的数值 分 析功 能相 结合 ． 用 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 调 用 ＭＡ Ｌ Ｂ实现 Ｅ ＴＡ 利 ａＶＥ ＴＡ ＭＤ信 号处理
ｎｏ ｅ ｕｓ￣ｅ ｅ ｃ ｈ ｓｃ ｌｙ ｓｇ ｉｉａ ｔ ｂｕ ｔｉ ｎ ｙ ｔ ｅ ｂ ｇ ｎ ｉ ｇ ｏ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ａ ｄ ｃ ｎ ｂ ｍｐ ｏ ｅ ｅ ｑｕ ｎ ｙ ｐ ｙ ｉ ａｌ ｉｎ ｆ ｎ ， ｔｉ ｓｏ ｌ ｈ ｅ ｉ ｎ ｎ ｆｐ ｏ ｅ ｓｎ ｎ ａ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ａ — ｃ
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第２ ３卷
第 ２期
北 京 机 械 工 业 学 院 学 报
Ｊｕｎｌ ｆ ｅｉｇＩｓｔｔ ｏ ｃｉｅｙ ｏｒａ ｏ ｉｎ ｎｔｕ ｆ Ｂｊ ｉ ｅ Ｍａｈｎｒ
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ２ １２ ．
２０ ０ ８年 ６月
Ｊｎ ２０ ｕ ．０ ８
号 。对 于 内禀 模态 函数 ， 以用 Ｈ ｌｅ 变换 构 造 解 可 ｉ ｒ ｂｔ 析 信号 ， 然后求 出瞬 时 频 率 。而 对 于 一般 的不 满 足
Ｉ ＭＦ条件 的分 量 时 ， 环 结 束 。这 样 由式 （ ） 式 循 ２和
（ ） 到 ３得 （ ）＝ ｃ ＋ｒ ｎ
Ｉ ｂ ＥＷ ｉ ｕ ｌｉ ｔｕｍｅ ｔｉ ｅ ｅ ｔｉ ｏ ｕ ｅ — ｓ ｒｇ ａ ｈ ｃ ｌｉ ｔｒａ ｅ ｉ ＶＩ ａ ｖ ｒ ａ ｎｓｒ ｔ ｎ ｓｐ ｒ ｃ ｎ ｃ ｍｐ ｔ ｒｕ ｅ ｒ ｐ ｉ ａ ｎ ｅ ｃ ｓｗｈｌ ＭＡＴＬ ｆ ｆ ｅ ＡＢ ｏｔ ｒ ａ ｓ ｆｗａ ｅ ｈ ｓ ｐ ｗｅ ｕ ｏ ｏ ｒ ｌｃ ｍｐｕ ｅ ａ ｉｉ ｏ ｃ ｌ Ｍ ＡＴＬ ｆ ｔ ｂ ｌ ｙ ｔ ａｌ ｔ ＡＢ ｏ ｒ ａｉｅ ＥＭ Ｄ ｎ ｌｓｓｉ ａ ＶＩ ｔ ｅ ｌｚ ａ ａｙ ｉ ｎ Ｌ ｂ ＥＷ ． ｅ ｔ ｒ ｏ ｉ ｅ ｏ Ｔｈ ｗｏ ａｅ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｔ
收稿 日期 ：０ ８—０ ２０ ５—２ ３
接 口函数 来 调 用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ软 件 中强 大 的数 据处 理
软件 包 ， 软 件 平 台具 有 更 强 的数 据处 理 能力 ， 使 用
基金 项 目 ： 京 市 自然 科 学 基 金 项 目 （０ ３ １ ）； 京 市 自然 科 学 基 金项 目（０ ２ ０ ） 北 ３ ８ ０９ 北 ３６ ０ ８
ｍ 再判 断 ｈ 一ｈ 一ｍ． 否满 足 Ｉ ． 是 ＭＦ的条 件 ， 如
于经验 的模 态分解 方 法 ， 一 个 时间 序 列信 号 分解 将
成有 限个不 同时间尺度 的内禀模 态 函数 Ｉ Ｆ ｉ ｒ — Ｍ （ｎ ｉ ｔｎ ｓ ｄ ｎｔ ｎ ， 后 将 每 个 Ｉ ｉ ｍｏｅｆ ｃ ｏ ） 然 ｃ ｕ ｉ ＭＦ进 行 Ｈｉ ｅｔ ｌ ｒ— ｂ
不满 足 ， 则重循 环 ｋ次 ， 到 ｈ ． 得 ． 一ｍ． ．， ＝ｈ 使得
．
Ｈ ａｇ ｕ ｎ 变换 ， 到 时频平 面 上 的能量 分 布谱 图 ， 得 用来
分析信 号 时 频 谱 特 征 的信 号 分 析 方 法 。Ｈ ｌｅｔ ｉ ｒ— ｂ
满足 Ｉ ＭＦ的条 件 。记 ｃ ＝ｈ ， Ｃ 为信 号 （） ． ．则 ． ｔ ⑤将 Ｃ 从 （） ． ｔ中分离 出来 ， 得到
文 章 编 号 ：０ ８—１５ （ ０ ８ ０ １０ ６ ８ ２ ０ ） ２—０ ２ ０ ０ ３— ５
Ｅ ＭＤ 信 号 处 理 方 法 在 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 和 ａＶ Ｅ ＭＡＴ Ａ 中 的 实 现 Ｌ Ｂ
付 瑶 ， 红 军 ， 国新 王 吴
（ 北京信息科技大学 机电工程学院 ， 北京 １０ ９ ） ０ １ ２
ｃ ｒ ｎ ｏ ｔ ｅ ｒ ｑｕｒ ｍｅ ｔ ｏ ｄｉｇ ｔ ｈ ｅ ｉｅ ｎ ． Ｋ ｅ ｏ ｄｓ： ａ ＶＩ ｙｗ ｒ Ｌ ｂ ＥＷ ； ＡＴＬ Ｍ ＡＢ ； ｉｎ ｌｐ ｏ ｅ ｓｎ ＥＭ Ｄ ｓｇ ａ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ；
Ｅ ＭＤ是 近 年 来 在 机 电系 统 故 障 诊断 中最 受 关
通信 ； Ｍ Ｔ Ａ 由 Ａ Ｌ Ｂ在 后 台 提 供 算 法 供 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 调 ａＶＥ
用。
接起 来形 成 下包 络 线 ， 下包 络 线 应 该 包 络所 有 的 上
数据 点 。
③上 下包 络线 的平 均值 记 为 ｍ．求 出 ，
（）一ｍ１ ． ｔ ＝ｈ （） １
１ 基于 Ｅ ＭＤ 的信 号处 理 方 法
应 的信 号处理方 法 。
１１ Ｅ ． ＭＤ 基本理 论 （） ３
假设 ： 任一 信 号都 是 南若 干 内禀 模 态 函数 组 成
当 ｒ 成 为一 个 单 调 函数 不 能再 从 中提 取 满 足
的， 任何 时候 ， 一个信 号都 可 以包含 许 多 内禀 模 态 函
数， 如果 内禀模 态 函数之 间相 互重 叠 ， 形成 复 合信 便
ｍ ａ ｅ ＥＭ Ｄ ｏ ｅ ｓｎ ｏ ｖ ｎｅ ｔ Ｔｈ ｉ ｕ ａｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｉ ｄ ｃ ｔ ｓｔ ａ ｈ ｋ ｐｒ ｃ ｓ ｉｇ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ， ｅ ｓｍ ｌｔｏ ｅ ｕｔ ｎ ｉ ａｅ ｈ ｔｔ ｅ ＥＭ Ｄ ｎ ｌ ｓｓ ｍａ ｅ ｎ ｔｎ ａ ａ ａｙ ｉ ｋ ｓｉ ｓａ ｔ —
Ｒｅ ｌｚ ｔｏ ｆ ＥＭ Ｄ ｉ ｎ ｌｐｒ ｃ ｓ ｉ ｅ ｈｏ ｎ ａ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｓｇ ａ ｏ ｅ ｓｎｇ ｍ ｔ ｄ ｉ Ｌａ ＶＩ ｂ ＥＷ ｎ Ｍ ＡＴＬＡＢ ａ ｄ