一种自适应的机械振动信号变分模态分析方法

来源：电子测量技术杂志2025年第8期北京时间：

作者：黎会鹏，徐波，黄璞

单位：1.黄冈师范学院物理与电信学院 黄冈 438000;2.武汉科技大学信息科学与工程学院 武汉 430081

摘要：针对变分模态分解算法在处理多分量、非平稳机械振动信号时，性能受模态数量、二次惩罚参数及更新步长等关键因素严重影响的问题，提出了一种基于二叉树机制的自适应变分模态分解算法。以待分解信号的加权精细多尺度反向散布熵作为二次惩罚参数设定的依据，通过信号噪声程度调节算法更新步长，借助二分法机制持续将原始信号进行分解。不断优化二次惩罚参数与更新步长，将所得到分量之间的最小二乘互信息和重构误差构成作为分解完成评价指标，并对特征相似度较高的模态进行合并。算法综合考虑了模态提取性能所受内嵌参数的共同影响。通过仿真数据及实测机械振动信号验证，所提算法复杂度低，可有效缓解频带相近模态之间的混叠问题，完全自适应地提取振动信号特征模态。

关键词：振动信号;变分模态分解;二叉树机制;最小二乘互信息;加权精细多尺度反向散布熵

基金资助：国家自然科学基金（51975433）、湖北省教育厅科学基金（B2022203）项目资助