電機(jī)振動(dòng)信號特征提取與識別技術(shù)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(yàn)考生在電機(jī)振動(dòng)信號特征提取與識別技術(shù)方面的理論知識掌握程度和實(shí)際操作能力。要求考生能夠熟練運(yùn)用相關(guān)理論和方法對電機(jī)振動(dòng)信號進(jìn)行分析，并準(zhǔn)確識別故障類型。

一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.電機(jī)振動(dòng)信號的特征提取中，下列哪一項(xiàng)不是常用的時(shí)域特征？（）

A.峰值

B.振幅

C.頻率

D.周期

2.下列哪個(gè)方法不屬于頻域分析方法？（）

A.快速傅里葉變換（FFT）

B.短時(shí)傅里葉變換（STFT）

C.小波變換

D.線性時(shí)不變?yōu)V波器

3.在電機(jī)振動(dòng)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(tài)能量

4.下列哪個(gè)參數(shù)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(jī)振動(dòng)信號的時(shí)頻分析方法中，能夠同時(shí)提供時(shí)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(gè)參數(shù)表示小波基函數(shù)的伸縮？（）

A.頻率

B.時(shí)間

C.尺度

D.幅值

7.下列哪個(gè)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(jī)信號

8.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)域分析中，用于描述信號穩(wěn)定性的參數(shù)是（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.瞬態(tài)能量

9.下列哪個(gè)方法適用于非平穩(wěn)信號的時(shí)頻分析？（）

A.FFT

B.STFT

C.小波變換

D.線性時(shí)不變?yōu)V波器

10.電機(jī)振動(dòng)信號的頻域分析中，用于描述信號頻率成分的參數(shù)是（）

A.平均頻率

B.幅值

C.相位

D.頻率帶寬

11.下列哪個(gè)方法可以用于電機(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)信號的特征提取中，用于描述信號能量集中程度的參數(shù)是（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.瞬態(tài)能量

13.下列哪個(gè)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(quán)法

D.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

14.電機(jī)振動(dòng)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(jī)（SVM）

C.樸素貝葉斯

D.以上都是

15.下列哪個(gè)參數(shù)不屬于電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)域特征？（）

A.峰值

B.均值

C.頻率

D.頻率帶寬

16.電機(jī)振動(dòng)信號的頻域分析中，用于描述信號頻率成分的參數(shù)是（）

A.平均頻率

B.幅值

C.相位

D.頻率帶寬

17.下列哪個(gè)方法可以用于非平穩(wěn)信號的時(shí)頻分析？（）

A.FFT

B.STFT

C.小波變換

D.線性時(shí)不變?yōu)V波器

18.電機(jī)振動(dòng)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(gè)方法不屬于特征提取方法？（）

A.差分濾波

B.矩形包絡(luò)

C.傅里葉系數(shù)

D.小波包分解

20.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)域分析中，用于描述信號穩(wěn)定性的參數(shù)是（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.瞬態(tài)能量

21.下列哪個(gè)參數(shù)表示小波基函數(shù)的伸縮？（）

A.頻率

B.時(shí)間

C.尺度

D.幅值

22.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)頻分析方法中，能夠同時(shí)提供時(shí)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(gè)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(jī)信號

24.在小波變換中，用于描述小波基函數(shù)的平移的是（）

A.頻率

B.時(shí)間

C.尺度

D.幅值

25.電機(jī)振動(dòng)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(gè)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(quán)法

D.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

27.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)域分析中，用于描述信號穩(wěn)定性的參數(shù)是（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.瞬態(tài)能量

28.下列哪個(gè)參數(shù)表示小波基函數(shù)的伸縮？（）

A.頻率

B.時(shí)間

C.尺度

D.幅值

29.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)頻分析方法中，能夠同時(shí)提供時(shí)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(gè)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(jī)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(xiàng)中，至少有一項(xiàng)是符合題目要求的）

1.電機(jī)振動(dòng)信號的特征提取方法包括（）

A.時(shí)域特征提取

B.頻域特征提取

C.時(shí)頻特征提取

D.空間特征提取

2.以下哪些是電機(jī)振動(dòng)信號時(shí)域分析常用的特征？（）

A.峰值

B.均值

C.方均根值

D.自相關(guān)函數(shù)

3.頻域分析方法中，以下哪些方法可以用于電機(jī)振動(dòng)信號分析？（）

A.快速傅里葉變換（FFT）

B.短時(shí)傅里葉變換（STFT）

C.小波變換

D.線性時(shí)不變?yōu)V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(shí)頻局部化

C.變頻率分析

D.時(shí)域局部化

5.電機(jī)振動(dòng)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(yù)測

6.以下哪些是電機(jī)振動(dòng)信號時(shí)頻分析中常用的方法？（）

A.短時(shí)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(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)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(quán)法

D.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

9.以下哪些是電機(jī)振動(dòng)信號分析中的故障識別方法？（）

A.決策樹

B.支持向量機(jī)（SVM）

C.樸素貝葉斯

D.邏輯回歸

10.以下哪些是電機(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)信號分析中的特征提取方法？（）

A.差分濾波

B.矩形包絡(luò)

C.傅里葉系數(shù)

D.小波包分解

12.以下哪些是電機(jī)振動(dòng)信號分析中的時(shí)域分析方法？（）

A.峰值分析

B.自相關(guān)函數(shù)分析

C.頻率分析

D.幅值分析

13.以下哪些是電機(jī)振動(dòng)信號分析中的頻域分析方法？（）

A.快速傅里葉變換（FFT）

B.短時(shí)傅里葉變換（STFT）

C.小波變換

D.線性時(shí)不變?yōu)V波器

14.以下哪些是電機(jī)振動(dòng)信號分析中的時(shí)頻分析方法？（）

A.短時(shí)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(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)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(quán)法

D.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

17.以下哪些是電機(jī)振動(dòng)信號分析中的故障識別方法？（）

A.決策樹

B.支持向量機(jī)（SVM）

C.樸素貝葉斯

D.邏輯回歸

18.以下哪些是電機(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)信號分析中的特征提取方法？（）

A.差分濾波

B.矩形包絡(luò)

C.傅里葉系數(shù)

D.小波包分解

20.以下哪些是電機(jī)振動(dòng)信號分析中的時(shí)域分析方法？（）

A.峰值分析

B.自相關(guān)函數(shù)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(jī)振動(dòng)信號的特征提取是______的基礎(chǔ)。

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

3.小波變換中，______表示小波基函數(shù)的伸縮。

4.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)域分析中，描述信號穩(wěn)定性的參數(shù)是______。

5.在頻域分析中，用于描述信號頻率成分的參數(shù)是______。

6.電機(jī)振動(dòng)信號分析中，用于描述信號能量集中程度的參數(shù)是______。

7.小波變換能夠提供______信息，這對于非平穩(wěn)信號分析尤為重要。

8.電機(jī)振動(dòng)信號的故障診斷通常包括______、______和______三個(gè)步驟。

9.主成分分析（PCA）是一種常用的______方法。

10.在電機(jī)振動(dòng)信號分析中，______可以用來去除噪聲。

11.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)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(shí)頻分析方法。

13.在電機(jī)振動(dòng)信號分析中，______可以用來描述信號的趨勢。

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

15.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)域分析中，______可以用來分析信號的穩(wěn)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(jī)振動(dòng)信號分析中，______是常用的去噪方法之一。

18.電機(jī)振動(dòng)信號的故障診斷中，______可以用來識別不同的故障模式。

19.電機(jī)振動(dòng)信號分析中，______可以用來減少特征維度。

20.在電機(jī)振動(dòng)信號分析中，______可以用來分析信號的時(shí)頻特性。

21.電機(jī)振動(dòng)信號的頻域分析中，______可以用來分析信號的頻率成分。

22.電機(jī)振動(dòng)信號的故障診斷中，______可以用來預(yù)測未來的故障。

23.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)域分析中，______可以用來分析信號的峰值。

24.電機(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)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?jiān)诖痤}括號中畫√，錯(cuò)誤的畫×）

1.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)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(shí)域轉(zhuǎn)換為頻域的方法。（）

3.小波變換能夠提供時(shí)間和頻率的局部化信息。（）

4.電機(jī)振動(dòng)信號分析中的自相關(guān)函數(shù)分析主要用于分析信號的頻率成分。（）

5.電機(jī)振動(dòng)信號的故障診斷可以通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。（）

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(shí)傅里葉變換（STFT）是一種非平穩(wěn)信號的時(shí)頻分析方法。（）

8.小波變換中，尺度參數(shù)表示小波基函數(shù)的平移。（）

9.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)域分析中，峰值可以用來描述信號的穩(wěn)定性。（）

10.電機(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)信號分析中，去噪的目的是為了提高故障診斷的準(zhǔn)確性。（）

12.電機(jī)振動(dòng)信號的故障識別可以通過支持向量機(jī)（SVM）實(shí)現(xiàn)。（）

13.電機(jī)振動(dòng)信號的時(shí)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(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)信號的時(shí)域分析中，自相關(guān)函數(shù)可以用來分析信號的周期性。（）

17.在電機(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)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(shí)間參數(shù)表示小波基函數(shù)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(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)信號分析中的應(yīng)用及其優(yōu)勢。

3.分析并比較時(shí)域、頻域和時(shí)頻分析方法在電機(jī)振動(dòng)信號特征提取中的優(yōu)缺點(diǎn)。

4.結(jié)合實(shí)際案例，說明如何運(yùn)用電機(jī)振動(dòng)信號特征提取與識別技術(shù)進(jìn)行故障診斷，并討論其可能遇到的挑戰(zhàn)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(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了異常振動(dòng)，振動(dòng)信號如圖所示。請根據(jù)圖中的振動(dòng)信號，進(jìn)行以下分析：

a.使用時(shí)域分析方法提取振動(dòng)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(dòng)信號的頻率成分，并指出可能存在的故障頻率。

c.結(jié)合時(shí)域和頻域分析結(jié)果，提出可能的故障診斷結(jié)論。

2.案例題：某工廠的電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)幅度逐漸增大，且伴隨有異常噪聲。通過采集到的電機(jī)振動(dòng)信號，請完成以下任務(wù)：

a.使用小波變換對振動(dòng)信號進(jìn)行時(shí)頻分析，確定振動(dòng)信號的頻率特征。

b.根據(jù)分析結(jié)果，使用合適的故障識別方法對電機(jī)進(jìn)行故障分類。

c.針對識別出的故障類型，提出相應(yīng)的維修建議。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項(xiàng)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(chǔ)

2.時(shí)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(shí)頻

8.特征提取，故障分類，故障診斷

9.特征提取

10.去噪