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,100 北京科技大学学报 第33卷 周期的整数等分为周期的输入信号，滤波器输出信 度如何变化，只要支撑辊转动相位发生相同的步进 号中相应的周期化成分不发生任何衰减和畸变；而 变化△9，相位测量传感器输出一个相位步进标记信 对于其他的周期化成分，输出信号中相应的成分的 号，触发采样系统对轧制信息进行一次取样，具体 幅度均发生衰减，称这些无衰减周期为该梳状滤波 技术实现方案为，在辊颈上适宜的位置固定安装支 器的选择性周期 撑辊转动相位定标器部件，配合安装在机架上的测 在这种情况下，梳状滤波器的滤波效果不再限 试传感器，测试沿着辊转动方向上均匀分布的M个 定周期化信号的形式为标准余弦信号，对任何形式 定标器的到达信号，以该信号为标记取样轧制测试 的信号，只要该信号的周期与梳状滤波器的选择性 数据，这样就获取了以线性化相位的单位步进为坐 周期相同，滤波器就不对其衰减，对与选择性周期不 标的，对所测试信号进行离散化采样的数据序列，该 同的信号，均在输出信号中发生衰减， 序列就是测试信号在线性化相域中的离散化数据序 需要指出的是，该方法应用的一个充分必要条 列，称之为均匀相位步进参量的线性相位离散化 件是在信号的周期内，需要保证信号信息在其分析 信号序列” 域中具有严格的周期性，以及离散化采样位置的周 (4)海当支撑辊转动完整的一周时，其相位步 期化同步 进值之和为2π，就是相位线性化循环参考量的相 域循环周期” 2偏心补偿控制信息相域滤波提取方法 (5)需要采用合理的同步标记手段，对相位线 偏心补偿控制信息相域滤波提取方法的原理是 性化循环参考量的相域循环周期做出指示 所谓轧辊偏心效应信号的相域平均法”.相域平均 2.2线性化相域平均方法的原理 法是在取样测试数据的坐标参量为参考相位的线性 线性化相域平均方法是从混有噪声干扰的相域 化相域中，从混有噪声的信号里提取具有线性化相 信号中提取线性化相域循环性分量的过程，可以称 域周期性分量的有效方法，其用于任意波形的相域 其为“线性化相域相干检波(linear phase danain 周期化信号提取，都可得到满意的结果，如果进行 coherent detection)”,其基本思路为，对源自转动支 N次线性化相域平均，可将信噪比提高近N倍 撑辊的转动循环激励性被测试信号的相位参考采样 2.1 均匀相位步进参量的线性相位离散化信号序 序列信息，以一定的相域信息循环参考标志为参照， 列及其周期信息的取得 将其分割截取为若干帧：然后将所截取的相域信号 所谓线性化相域是指一种基于线性化相域空间 帧序列中，具有相同相位参考对应的离散化采样序 概念的，具有基准性质的标记体系，专门用于研究类 列元素相加后取算术平均，这样就可以消除原相域 似支撑辊转动状态相关问题的辅助性手段，其具体 信号中的随机干扰和非指定线性化相域循环分量， 约定为如下， 而保留指定的线性化相域循环分量， (1)在与支撑辊转动轴垂直的平面上建立一个 线性化相域平均法的基本原理如图1所示.经 极坐标系，在支撑辊未开始转动的初始状态下，定义 过测试传感器采样获得均匀相位步进参考的线性相 支撑辊转轴与该平面的交点为极点，在平面内由极 位离散化原始信号序列；用适当的相域转动信息循 点出发指向对侧支撑辊相应极点的射线为极轴，逆 环标记作为参考，将该相域离散化信号序列分割截 支撑辊转动方向为极角的正方向 取为N帧，每帧中均包含一个完整的线性化相域循 (2)在支撑辊上与极坐标平面平行的平面内， 环周期的全部取样，共M个元素；将其进行线性化 在支撑辊未开始转动的初始状态下，以极点为圆心 相域信号平均后，输出相应于线性化相位参数周期 作一个单位圆，由极轴开始，沿极角的正方向将单位 的相域信息序列 圆进行M等分，在每一个等分点作一等分标记，即 原始 每一个标记对应于支撑辊上的固定位置，共M个等 测 采样俏号、相域信号 相域 传感際 平均 岗期信号 分标记，该标记即为相位步进标记，则每等分所对应 的支撑辊转动相位步进△P为： 同步 相域循环标记信息 传感器 A9- (3) 图1线性化相域平均原理 Fig 1 Principle of linear phasedanan averaging (3)在支撑辊发生转动时，不论其转动的角速 现将线性化相域平均法的具体细节分析如下：北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 周期的整数等分为周期的输入信号滤波器输出信 号中相应的周期化成分不发生任何衰减和畸变；而 对于其他的周期化成分输出信号中相应的成分的 幅度均发生衰减称这些无衰减周期为该梳状滤波 器的选择性周期． 在这种情况下梳状滤波器的滤波效果不再限 定周期化信号的形式为标准余弦信号对任何形式 的信号只要该信号的周期与梳状滤波器的选择性 周期相同滤波器就不对其衰减对与选择性周期不 同的信号均在输出信号中发生衰减． 需要指出的是该方法应用的一个充分必要条 件是在信号的周期内需要保证信号信息在其分析 域中具有严格的周期性以及离散化采样位置的周 期化同步． 2 偏心补偿控制信息相域滤波提取方法 偏心补偿控制信息相域滤波提取方法的原理是 所谓轧辊偏心效应信号的 “相域平均法 ”．相域平均 法是在取样测试数据的坐标参量为参考相位的线性 化相域中从混有噪声的信号里提取具有线性化相 域周期性分量的有效方法其用于任意波形的相域 周期化信号提取都可得到满意的结果．如果进行 Ｎ次线性化相域平均可将信噪比提高近 Ｎ倍． 2∙1 均匀相位步进参量的线性相位离散化信号序 列及其周期信息的取得 所谓线性化相域是指一种基于线性化相域空间 概念的具有基准性质的标记体系专门用于研究类 似支撑辊转动状态相关问题的辅助性手段其具体 约定为如下． （1）在与支撑辊转动轴垂直的平面上建立一个 极坐标系在支撑辊未开始转动的初始状态下定义 支撑辊转轴与该平面的交点为极点在平面内由极 点出发指向对侧支撑辊相应极点的射线为极轴逆 支撑辊转动方向为极角的正方向． （2）在支撑辊上与极坐标平面平行的平面内 在支撑辊未开始转动的初始状态下以极点为圆心 作一个单位圆由极轴开始沿极角的正方向将单位 圆进行 Ｍ等分在每一个等分点作一等分标记即 每一个标记对应于支撑辊上的固定位置共 Ｍ个等 分标记该标记即为相位步进标记则每等分所对应 的支撑辊转动相位步进 Δφ为： Δφ＝ 2π Ｍ （3） （3）在支撑辊发生转动时不论其转动的角速 度如何变化只要支撑辊转动相位发生相同的步进 变化 Δφ相位测量传感器输出一个相位步进标记信 号触发采样系统对轧制信息进行一次取样．具体 技术实现方案为在辊颈上适宜的位置固定安装支 撑辊转动相位定标器部件配合安装在机架上的测 试传感器测试沿着辊转动方向上均匀分布的 Ｍ个 定标器的到达信号以该信号为标记取样轧制测试 数据．这样就获取了以线性化相位的单位步进为坐 标的对所测试信号进行离散化采样的数据序列该 序列就是测试信号在线性化相域中的离散化数据序 列称之为 “均匀相位步进参量的线性相位离散化 信号序列 ”． （4）每当支撑辊转动完整的一周时其相位步 进值之和为 2π就是 “相位线性化循环参考量的相 域循环周期 ”． （5）需要采用合理的同步标记手段对相位线 性化循环参考量的相域循环周期做出指示． 2∙2 线性化相域平均方法的原理 线性化相域平均方法是从混有噪声干扰的相域 信号中提取线性化相域循环性分量的过程可以称 其为 “线性化相域相干检波 （ｌｉｎｅａｒｐｈａｓｅ-ｄｏｍａｉｎ ｃｏｈｅｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）”．其基本思路为对源自转动支 撑辊的转动循环激励性被测试信号的相位参考采样 序列信息以一定的相域信息循环参考标志为参照 将其分割截取为若干帧；然后将所截取的相域信号 帧序列中具有相同相位参考对应的离散化采样序 列元素相加后取算术平均．这样就可以消除原相域 信号中的随机干扰和非指定线性化相域循环分量 而保留指定的线性化相域循环分量． 线性化相域平均法的基本原理如图 1所示．经 过测试传感器采样获得均匀相位步进参考的线性相 位离散化原始信号序列；用适当的相域转动信息循 环标记作为参考将该相域离散化信号序列分割截 取为 Ｎ帧每帧中均包含一个完整的线性化相域循 环周期的全部取样共 Ｍ个元素；将其进行线性化 相域信号平均后输出相应于线性化相位参数周期 的相域信息序列． 图 1 线性化相域平均原理 Ｆｉｇ．1 Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｌｉｎｅａｒｐｈａｓｅ-ｄｏｍａｉｎａｖｅｒａｇｉｎｇ 现将线性化相域平均法的具体细节分析如下： ·100·