非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)

隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性隨時(shí)間而變化時(shí)，則稱(chēng)其為非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)。例如，當(dāng)均值、均方值、頻率成分等統(tǒng)計(jì)參數(shù)中，一個(gè)或-個(gè)以上的參數(shù)隨時(shí)間而變化時(shí)，都稱(chēng)其為非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)。

在工程實(shí)際中，存在許多非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)，它主要是由系統(tǒng)受非平穩(wěn)激勵(lì)而引起的。非平穩(wěn)激勵(lì)必然導(dǎo)致系統(tǒng)非平穩(wěn)響應(yīng)。例如，風(fēng)對(duì)雷達(dá)天線的激勵(lì)：導(dǎo)彈、火箭的發(fā)射和級(jí)間分離時(shí)火箭體受到的激勵(lì)；安裝在汽車(chē)、飛機(jī)等載體上的電子設(shè)備在載體啟動(dòng)、制動(dòng)、加速時(shí)所受到的激勵(lì)等。

由于非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)不再是各態(tài)歷經(jīng)的，故它們的統(tǒng)計(jì)特性不能再用一次記錄或一段記錄得到的樣本函數(shù)通過(guò)對(duì)時(shí)間的平均來(lái)獲得，而只能通過(guò)對(duì)多次記錄或多段記錄的樣本信號(hào)函數(shù)進(jìn)行總體平均（集總平均或系集平均）來(lái)獲得。

從嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念出發(fā)，工程中實(shí)際的隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)都存在著一定的非平穩(wěn)性。因此，在處理隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)時(shí)，首先必須進(jìn)行平穩(wěn)性檢查，在隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性參數(shù)隨時(shí)間的變化很緩慢時(shí)，可將其視為平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)來(lái)處理。這如同在工程中常將弱非線性系統(tǒng)作為線性系統(tǒng)處理一樣。

平穩(wěn)性檢驗(yàn)通常只對(duì)方差進(jìn)行，將一個(gè)時(shí)間記錄樣本分成若干個(gè)時(shí)間小段；,若在每—個(gè)時(shí)間小段；信號(hào)的方差間只有百分之幾的分散度，就可以認(rèn)為它是平穩(wěn)的。由于隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)的均值通常趨于零，故不對(duì)均值進(jìn)行檢驗(yàn)。此外，由前面的討論可知，隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)的方差在平穩(wěn)性檢查時(shí)只有百分之幾的分散度，那么其均方值隨時(shí)間的變化也不會(huì)很大，故一般也不對(duì)其相關(guān)函數(shù)進(jìn)行平穩(wěn)性檢查。

當(dāng)確定某隨機(jī)信號(hào)為非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)后，目前較常用的方法是將?-次長(zhǎng)時(shí)間的記錄樣本分成若干個(gè)短時(shí)間段樣本，然后再對(duì)這些短時(shí)間段樣本進(jìn)行平均，從而得到有用的結(jié)果。這種把連續(xù)信號(hào)分割成若干小段的做法，稱(chēng)為“時(shí)間窗”處理。因?yàn)槊恳粋€(gè)小段可看做通過(guò)“時(shí)間長(zhǎng)墻”r的一個(gè)“窗口”到的。

用時(shí)間窗技術(shù)處理非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)的方法，也可以用于頻率域中的分析。非平穩(wěn)信號(hào)可以理解為時(shí)變功率譜信號(hào)。由于工程上對(duì)信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化情況，以及譜峰發(fā)生的時(shí)刻和頻率非常感興趣，因此，在現(xiàn)代信號(hào)處理機(jī)中已具有這種功能，即“時(shí)間譜陣”功能。