電機振動信號特征提取與識別技術研究考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在檢驗考生在電機振動信號特征提取與識別技術方面的理論知識掌握程度和實際操作能力。要求考生能夠熟練運用相關理論和方法對電機振動信號進行分析，并準確識別故障類型。

一、單項選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15分，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的）

1.電機振動信號的特征提取中，下列哪一項不是常用的時域特征？（）

A.峰值

B.振幅

C.頻率

D.周期

2.下列哪個方法不屬于頻域分析方法？（）

A.快速傅里葉變換（FFT）

B.短時傅里葉變換（STFT）

C.小波變換

D.線性時不變濾波器

3.在電機振動信號分析中，用于描述信號能量分布的是（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.瞬態能量

4.下列哪個參數用于描述信號的頻譜分布？（）

A.平均頻率

B.幅值

C.相位

D.頻率帶寬

5.電機振動信號的時頻分析方法中，能夠同時提供時間和頻率信息的變換方法是（）

A.FFT

B.STFT

C.小波變換

D.帶通濾波器

6.在小波變換中，下列哪個參數表示小波基函數的伸縮？（）

A.頻率

B.時間

C.尺度

D.幅值

7.下列哪個信號不屬于周期性信號？（）

A.正弦波

B.方波

C.脈沖信號

D.隨機信號

8.電機振動信號的時域分析中，用于描述信號穩定性的參數是（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.瞬態能量

9.下列哪個方法適用于非平穩信號的時頻分析？（）

A.FFT

B.STFT

C.小波變換

D.線性時不變濾波器

10.電機振動信號的頻域分析中，用于描述信號頻率成分的參數是（）

A.平均頻率

B.幅值

C.相位

D.頻率帶寬

11.下列哪個方法可以用于電機振動信號的故障診斷？（）

A.信號去噪

B.特征提取

C.故障識別

D.以上都是

12.電機振動信號的特征提取中，用于描述信號能量集中程度的參數是（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.瞬態能量

13.下列哪個方法不屬于特征選擇方法？（）

A.主成分分析（PCA）

B.線性判別分析（LDA）

C.熵權法

D.人工神經網絡

14.電機振動信號的故障識別中，常用的分類方法有（）

A.決策樹

B.支持向量機（SVM）

C.樸素貝葉斯

D.以上都是

15.下列哪個參數不屬于電機振動信號的時域特征？（）

A.峰值

B.均值

C.頻率

D.頻率帶寬

16.電機振動信號的頻域分析中，用于描述信號頻率成分的參數是（）

A.平均頻率

B.幅值

C.相位

D.頻率帶寬

17.下列哪個方法可以用于非平穩信號的時頻分析？（）

A.FFT

B.STFT

C.小波變換

D.線性時不變濾波器

18.電機振動信號的故障診斷中，常用的聚類方法有（）

A.K-means

B.聚類層次法

C.DBSCAN

D.以上都是

19.下列哪個方法不屬于特征提取方法？（）

A.差分濾波

B.矩形包絡

C.傅里葉系數

D.小波包分解

20.電機振動信號的時域分析中，用于描述信號穩定性的參數是（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.瞬態能量

21.下列哪個參數表示小波基函數的伸縮？（）

A.頻率

B.時間

C.尺度

D.幅值

22.電機振動信號的時頻分析方法中，能夠同時提供時間和頻率信息的變換方法是（）

A.FFT

B.STFT

C.小波變換

D.帶通濾波器

23.下列哪個信號不屬于周期性信號？（）

A.正弦波

B.方波

C.脈沖信號

D.隨機信號

24.在小波變換中，用于描述小波基函數的平移的是（）

A.頻率

B.時間

C.尺度

D.幅值

25.電機振動信號的故障診斷中，常用的聚類方法有（）

A.K-means

B.聚類層次法

C.DBSCAN

D.以上都是

26.下列哪個方法不屬于特征選擇方法？（）

A.主成分分析（PCA）

B.線性判別分析（LDA）

C.熵權法

D.人工神經網絡

27.電機振動信號的時域分析中，用于描述信號穩定性的參數是（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.瞬態能量

28.下列哪個參數表示小波基函數的伸縮？（）

A.頻率

B.時間

C.尺度

D.幅值

29.電機振動信號的時頻分析方法中，能夠同時提供時間和頻率信息的變換方法是（）

A.FFT

B.STFT

C.小波變換

D.帶通濾波器

30.下列哪個信號不屬于周期性信號？（）

A.正弦波

B.方波

C.脈沖信號

D.隨機信號

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項中，至少有一項是符合題目要求的）

1.電機振動信號的特征提取方法包括（）

A.時域特征提取

B.頻域特征提取

C.時頻特征提取

D.空間特征提取

2.以下哪些是電機振動信號時域分析常用的特征？（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.自相關函數

3.頻域分析方法中，以下哪些方法可以用于電機振動信號分析？（）

A.快速傅里葉變換（FFT）

B.短時傅里葉變換（STFT）

C.小波變換

D.線性時不變濾波器

4.以下哪些是小波變換的特性？（）

A.基于多分辨率分析

B.時頻局部化

C.變頻率分析

D.時域局部化

5.電機振動信號分析中，以下哪些方法可以用于故障診斷？（）

A.特征選擇

B.特征提取

C.故障分類

D.故障預測

6.以下哪些是電機振動信號時頻分析中常用的方法？（）

A.短時傅里葉變換（STFT）

B.小波變換

C.頻率小波變換

D.帶通濾波器

7.以下哪些是電機振動信號分析中的去噪方法？（）

A.低通濾波器

B.高通濾波器

C.中值濾波器

D.小波去噪

8.以下哪些是電機振動信號分析中的特征選擇方法？（）

A.主成分分析（PCA）

B.線性判別分析（LDA）

C.熵權法

D.人工神經網絡

9.以下哪些是電機振動信號分析中的故障識別方法？（）

A.決策樹

B.支持向量機（SVM）

C.樸素貝葉斯

D.邏輯回歸

10.以下哪些是電機振動信號分析中的聚類方法？（）

A.K-means

B.聚類層次法

C.DBSCAN

D.層次聚類

11.以下哪些是電機振動信號分析中的特征提取方法？（）

A.差分濾波

B.矩形包絡

C.傅里葉系數

D.小波包分解

12.以下哪些是電機振動信號分析中的時域分析方法？（）

A.峰值分析

B.自相關函數分析

C.頻率分析

D.幅值分析

13.以下哪些是電機振動信號分析中的頻域分析方法？（）

A.快速傅里葉變換（FFT）

B.短時傅里葉變換（STFT）

C.小波變換

D.線性時不變濾波器

14.以下哪些是電機振動信號分析中的時頻分析方法？（）

A.短時傅里葉變換（STFT）

B.小波變換

C.頻率小波變換

D.帶通濾波器

15.以下哪些是電機振動信號分析中的去噪方法？（）

A.低通濾波器

B.高通濾波器

C.中值濾波器

D.小波去噪

16.以下哪些是電機振動信號分析中的特征選擇方法？（）

A.主成分分析（PCA）

B.線性判別分析（LDA）

C.熵權法

D.人工神經網絡

17.以下哪些是電機振動信號分析中的故障識別方法？（）

A.決策樹

B.支持向量機（SVM）

C.樸素貝葉斯

D.邏輯回歸

18.以下哪些是電機振動信號分析中的聚類方法？（）

A.K-means

B.聚類層次法

C.DBSCAN

D.層次聚類

19.以下哪些是電機振動信號分析中的特征提取方法？（）

A.差分濾波

B.矩形包絡

C.傅里葉系數

D.小波包分解

20.以下哪些是電機振動信號分析中的時域分析方法？（）

A.峰值分析

B.自相關函數分析

C.頻率分析

D.幅值分析

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請將正確答案填到題目空白處）

1.電機振動信號的特征提取是______的基礎。

2.FFT（快速傅里葉變換）是一種將信號從______域轉換為______域的方法。

3.小波變換中，______表示小波基函數的伸縮。

4.電機振動信號的時域分析中，描述信號穩定性的參數是______。

5.在頻域分析中，用于描述信號頻率成分的參數是______。

6.電機振動信號分析中，用于描述信號能量集中程度的參數是______。

7.小波變換能夠提供______信息，這對于非平穩信號分析尤為重要。

8.電機振動信號的故障診斷通常包括______、______和______三個步驟。

9.主成分分析（PCA）是一種常用的______方法。

10.在電機振動信號分析中，______可以用來去除噪聲。

11.電機振動信號的時域分析中，______可以用來分析信號的周期性。

12.______和______是小波變換中常用的時頻分析方法。

13.在電機振動信號分析中，______可以用來描述信號的趨勢。

14.電機振動信號的故障識別中，常用的分類方法包括______、______和______。

15.電機振動信號的時域分析中，______可以用來分析信號的穩定性。

16.小波變換中，______可以用來分析不同頻率成分的信號。

17.電機振動信號分析中，______是常用的去噪方法之一。

18.電機振動信號的故障診斷中，______可以用來識別不同的故障模式。

19.電機振動信號分析中，______可以用來減少特征維度。

20.在電機振動信號分析中，______可以用來分析信號的時頻特性。

21.電機振動信號的頻域分析中，______可以用來分析信號的頻率成分。

22.電機振動信號的故障診斷中，______可以用來預測未來的故障。

23.電機振動信號的時域分析中，______可以用來分析信號的峰值。

24.電機振動信號的頻域分析中，______可以用來分析信號的能量分布。

25.在電機振動信號分析中，______是常用的特征提取方法之一。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請在答題括號中畫√，錯誤的畫×）

1.電機振動信號的時域分析僅限于分析信號的振幅。（）

2.快速傅里葉變換（FFT）是一種將信號從時域轉換為頻域的方法。（）

3.小波變換能夠提供時間和頻率的局部化信息。（）

4.電機振動信號分析中的自相關函數分析主要用于分析信號的頻率成分。（）

5.電機振動信號的故障診斷可以通過人工神經網絡實現。（）

6.主成分分析（PCA）是一種特征選擇方法，用于減少特征維度。（）

7.短時傅里葉變換（STFT）是一種非平穩信號的時頻分析方法。（）

8.小波變換中，尺度參數表示小波基函數的平移。（）

9.電機振動信號的時域分析中，峰值可以用來描述信號的穩定性。（）

10.電機振動信號的頻域分析中，頻率帶寬可以用來描述信號的整體能量分布。（）

11.在電機振動信號分析中，去噪的目的是為了提高故障診斷的準確性。（）

12.電機振動信號的故障識別可以通過支持向量機（SVM）實現。（）

13.電機振動信號的時域分析中，均值可以用來描述信號的能量集中程度。（）

14.小波包分解是一種將信號分解為不同頻率子信號的方法。（）

15.電機振動信號的故障診斷中，聚類方法可以用來識別不同的故障模式。（）

16.電機振動信號的時域分析中，自相關函數可以用來分析信號的周期性。（）

17.在電機振動信號分析中，特征提取的目的是為了提取信號的有用信息。（）

18.電機振動信號的頻域分析中，相位信息對于故障診斷不是很重要。（）

19.電機振動信號的故障診斷中，邏輯回歸是一種常用的分類方法。（）

20.小波變換中，時間參數表示小波基函數的伸縮。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請簡述電機振動信號特征提取的基本步驟，并解釋每一步驟的作用。

2.論述小波變換在電機振動信號分析中的應用及其優勢。

3.分析并比較時域、頻域和時頻分析方法在電機振動信號特征提取中的優缺點。

4.結合實際案例，說明如何運用電機振動信號特征提取與識別技術進行故障診斷，并討論其可能遇到的挑戰和解決方案。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例題：某電機在運行過程中出現了異常振動，振動信號如圖所示。請根據圖中的振動信號，進行以下分析：

a.使用時域分析方法提取振動信號的峰值、均值和方均根值。

b.使用頻域分析方法提取振動信號的頻率成分，并指出可能存在的故障頻率。

c.結合時域和頻域分析結果，提出可能的故障診斷結論。

2.案例題：某工廠的電機運行一段時間后，發現振動幅度逐漸增大，且伴隨有異常噪聲。通過采集到的電機振動信號，請完成以下任務：

a.使用小波變換對振動信號進行時頻分析，確定振動信號的頻率特征。

b.根據分析結果，使用合適的故障識別方法對電機進行故障分類。

c.針對識別出的故障類型，提出相應的維修建議。

標準答案

一、單項選擇題

1.D

2.D

3.D

4.D

5.C

6.C

7.D

8.C

9.C

10.A

11.D

12.C

13.D

14.D

15.D

16.D

17.C

18.D

19.D

20.B

21.C

22.B

23.D

24.C

25.A

二、多選題

1.A,B,C,D

2.A,B,C,D

3.A,B,C

4.A,B,C

5.A,B,C,D

6.A,B,C

7.A,B,C,D

8.A,B,C

9.A,B,C

10.A,B,C,D

11.A,B,C,D

12.A,B,C

13.A,B,C

14.A,B,C

15.A,B,C,D

16.A,B,C

17.A,B,C,D

18.A,B,C,D

19.A,B,C,D

20.A,B,C,D

三、填空題

1.基礎

2.時域，頻域

3.尺度

4.方均根值

5.頻率帶寬

6.能量集中程度

7.時頻

8.特征提取，故障分類，故障診斷

9.特征提取

10.去噪