1.一种基于小波阈值去噪的主成分分析的工作模态参数识别方法，其特征在于，步骤1)观测得到时域位移信号X(t)＝[x1(t) x2(t) … xm(t)]T，其自相关矩阵为CXX＝E[X(t)XT(t)]，CXX唯一分解为CXX＝VΛVT，其中，V∈Rm×m是m维单位变换矩阵，满足VTV＝Im×m，Im×m是m维的单位矩阵，Λ∈Rm×m是按照特征值从大到小顺序排列组成的对角方阵；

步骤2)基于主成分分析，X(t)唯一分解为X(t)＝V[VTX(t)]，其中，V∈Rm×m是主成分分析中的变换阵，VTX(t)是观测信号X(t)的主成分，各主成分之间不相关；

步骤3)通过m个位移传感器采集得到的小阻尼机械结构在平稳随机激励下的振动响应T时域位移信号X(t)＝[x1(t) x2(t) … xm(t)] ，其在模态坐标下表示为X(t)≈ΦQ(t)，其中，正则化模态振型矩阵Φ∈Rm×m满足ΦTΦ＝Im×m，各阶模态响应矩阵Q(t)相互独立；

步骤4)基于主成分分析，正则化模态振型矩阵Φ为主成分中的线性混叠矩阵V∈Rm×m，各阶模态响应矩阵Q(t)为主成分分析中的主成分VTX(t)；

T

步骤5)X(t)＝[x1(t) x2(t) … xm(t)] 为不含测量噪声的振动响应时域位移信号，含测量噪声的振动响应时域位移信号为 通过小波变换在多个尺度下把信号中不同频率成分分解到不同子空间，对分解得到的小波系数进行阈值判断，保留所需频带的小波变换系数，滤除不相关的小波系数，然后重构得到去噪后的信号，达到信号去噪的目的；

步 骤 6 ) 通 过 小 波 对 含 噪 信 号 去 噪 重 构 后 的 信 号 为然 后 再 对 进 行 主 成 分 分 析 ，具 体 为 ：

其中，η为前n个主成分的方差贡献率，用来作为主元抽取结束

的判断标准；

采用模态置信参数MAC来定量评价振型识别的准确性，具体为：

其中，φi是被识别的第i个模态振型，代表真实的第i个

模态振型， 和 分别代表φi与 的转置， 代表两个向量的内积， 表示φi和的相似程度， 如果其值越接近1，则振型识别准确性越高。

2.一种基于小波阈值去噪的主成分分析的三维工作模态参数识别方法，其特征在于，基于权利要求1所述的基于小波阈值去噪的主成分分析的工作模态参数识别方法，对于三维工程结构的时域位移响应[X(t) Y(t) Z(t)]T在模态坐标上表示如下：其中，Un(s,β)为第n阶模态的X方向的分量，Vn(s,β)为第n阶模态的Y方向的分量，Wn(s,β)为第n阶模态的Z方向的分量；X、Y、Z三个方向的第n阶模态坐标响应均相同，为Qn(t)；

对于连续的机械结构系统，以固定间隔被离散分割成D维可观测部分，每一部分安装一个三向位移振动传感器，对其位移响应进行测量，得到[XD×T YD×T ZD×T]T，且当D足够大时，离散化后的多自由度系统充分表示连续的机械结构系统，则离散化后的多自由度系统在模态坐标近似表示为：其中，uj为第j阶模态的X方向的分量，vj为第j阶模

态的Y方向的分量，wj为第j阶模态的Z方向的分量；X、Y、Z三个方向的第j阶模态坐标响应均相同，为qj(t)；

对实测的机械结构的三个振动位移响应中最大的一个响应方向，首先进行小波阈值去噪，其次利用主成分分析算法对其进行单方向的工作模态参数识别；最后，将所识别得到的模态坐标响应QD×T带入到其它两个方向的位移响应中，由于QD×T不是方阵，具体为右乘QD×T的转置 再乘以 的逆阵 其它两个响应方向的模态振型被识别，进而三个响应方向的模态振型被组装成[uj vj wj]，j＝1,

2,...,D，从而实现识别三维工作模态振型[UD×D VD×D WD×D]T。

3.一种设备故障诊断与健康状态监测方法，其特征在于，以权利要求2所述的基于小波阈值去噪的主成分分析的三维工作模态参数识别方法为基础，步骤如下：步骤a)对被测设备进行实时在线的数据采集与存储；

步骤b)对采集与存储的数据进行模态参数分析，找出系统的各阶模态与振动频率；

步骤c)根据测得的模态参数与被测设备故障前的模态进行分析比较；

步骤d)通过对测试设备故障前后的模态的分析，确定故障位置及损伤度。

4.一种模态参数分析仪，其特征在于，是一个闭环的控制回路的线性流水阵列结构，实现权利要求3所述的设备故障诊断与健康状态监测方法，包括一个DSP，DSP通过地址总线与数据总线与一个FPGA相连，根据上位机发送的控制指令，经DSP指令控制，将采集到的数据缓存在FPGA内部构建的FIFO中；

在线采集时，通过FPGA与DSP接口将FIFO中的数据转存到DSP中的外挂中；

联机采集时，将FIFO中的数据通过网络通信，在DSP的指令控制下，将数据传送到上位机的控制系统进行数据的处理与分析。

5.根据权利要4所述的模态参数分析仪，其特征在于，基采用DSP外挂SDROM增加程序的动态存储空间。