一種滾動(dòng)軸承故障特征提取方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)軸承故障特征提取方法及系統(tǒng)，屬于故障診斷技術(shù)與信號(hào)處理分析【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括信號(hào)采集模塊；信號(hào)處理模塊；譜峭度優(yōu)化模塊；特征提取模塊。本發(fā)明由于在對(duì)優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶進(jìn)行提取過(guò)程中，可以有效避免采集信號(hào)中高峰值脈沖干擾對(duì)優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶選取的影響，同時(shí)又不需要人為進(jìn)行參與，大大減少了因?yàn)槿藶槭д`造成的共振解調(diào)頻帶選取誤差，能夠更好的保證提取出的優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶更加準(zhǔn)確，故障特征提取結(jié)果更加正確。本發(fā)明由于在對(duì)優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶提取過(guò)程中不需要人工干預(yù)，更加有利于實(shí)現(xiàn)故障特征提取及診斷檢測(cè)自動(dòng)化，更加節(jié)省時(shí)間，效率更高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種滾動(dòng)軸承故障特征提取方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)軸承故障特征提取方法及系統(tǒng)，屬于故障診斷技術(shù)與信號(hào)處理分析【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]共振解調(diào)是目前被廣泛應(yīng)用的一種振動(dòng)特征提取技術(shù)，對(duì)信號(hào)沖擊成分的提取有很好的效果。共振解調(diào)的過(guò)程需要確定中心頻率和帶寬進(jìn)行帶通濾波，利用傳統(tǒng)快速譜峭度圖的方法確定濾波中心頻率和帶寬是比較有效和便捷的方法。
[0003]傳統(tǒng)快速譜峭度圖算法在計(jì)算共振解調(diào)頻帶時(shí)會(huì)受到采集信號(hào)中高峰值脈沖的干擾，導(dǎo)致在對(duì)濾波中心頻率和帶寬的選擇時(shí)會(huì)產(chǎn)生分析誤差，而不能達(dá)到利用共振解調(diào)技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行特征提取和診斷的目的。
[0004]本發(fā)明所提出的方法能很好地解決傳統(tǒng)方法中受高峰值脈沖干擾時(shí)共振解調(diào)頻帶選取不準(zhǔn)確的 問(wèn)題，從而獲得優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障特征的準(zhǔn)確提取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種滾動(dòng)軸承故障特征提取方法及系統(tǒng)，以子頻帶譜峭度平均的方法，獲取優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶，實(shí)現(xiàn)包絡(luò)分析中濾波參數(shù)的準(zhǔn)確選取，解決傳統(tǒng)基于譜峭度包絡(luò)分析方法當(dāng)采集信號(hào)中存在高峰值脈沖干擾時(shí)共振解調(diào)頻帶選取不準(zhǔn)確的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種滾動(dòng)軸承故障特征提取方法，包括:
信號(hào)采集模塊，用于通過(guò)加速度傳感器獲取滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)；
信號(hào)處理模塊，用于對(duì)工況下的滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分段；
譜峭度優(yōu)化模塊，用于依次對(duì)分段后的信號(hào)用快速譜峭度圖算法計(jì)算每段信號(hào)的不同子頻帶的譜峭度；再對(duì)各段信號(hào)計(jì)算所得的子頻帶譜峭度進(jìn)行對(duì)應(yīng)子頻帶求平均；平均之后通過(guò)比較選出譜峭度最大值對(duì)應(yīng)的子頻帶從而得到優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶；
特征提取模塊，用于利用譜峭度優(yōu)化模塊所得到的優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶對(duì)所采集的滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)頻譜分析，得到滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)包絡(luò)后的頻率譜線，將其與滾動(dòng)軸承存在的故障類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的理論特征頻率對(duì)比，從而確定滾動(dòng)軸承存在的故障類(lèi)型。
[0007]所述滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)是時(shí)域信號(hào)。
[0008]所述信號(hào)處理模塊具體為對(duì)所采集的滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)z (?)等長(zhǎng)度分為#段。
[0009]所述譜峭度優(yōu)化模塊具體為:在分段后，對(duì)每一段信號(hào)分別運(yùn)用快速譜峭度圖算法計(jì)算出每段信號(hào)中各子頻帶的譜峭度，獲得所述采集信號(hào)各子頻帶所對(duì)應(yīng)的多次譜峭度計(jì)算結(jié)果；對(duì)獲得所述采集信號(hào)各子頻帶所對(duì)應(yīng)的多次譜峭度計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行對(duì)應(yīng)子頻帶譜峭度求平均，獲得優(yōu)化的譜峭度圖；通過(guò)比較優(yōu)化的譜峭度圖中各子頻帶譜峭度選出最大值對(duì)應(yīng)的子頻帶，其中心頻率f0和帶寬為優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶。[0010]所述特征提取模塊具體為:利用譜峭度優(yōu)化模塊所得到的優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶對(duì)所采集的滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)頻譜分析，得到滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)包絡(luò)后的頻率譜線，將其與滾動(dòng)軸承存在的故障類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的理論特征頻率對(duì)比:
如果處于理論特征頻率值正負(fù)2HZ范圍內(nèi)出現(xiàn)突出的譜線，則可以確定存在與對(duì)理論特征頻率值相對(duì)應(yīng)的故障類(lèi)型。
[0011]所述譜峭度的計(jì)算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種滾動(dòng)軸承故障特征提取方法，其特征在于:包括: 信號(hào)采集模塊，用于通過(guò)加速度傳感器獲取滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)； 信號(hào)處理模塊，用于對(duì)工況下的滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分段； 譜峭度優(yōu)化模塊，用于依次對(duì)分段后的信號(hào)用快速譜峭度圖算法計(jì)算每段信號(hào)的不同子頻帶的譜峭度；再對(duì)各段信號(hào)計(jì)算所得的子頻帶譜峭度進(jìn)行對(duì)應(yīng)子頻帶求平均；平均之后通過(guò)比較選出譜峭度最大值對(duì)應(yīng)的子頻帶從而得到優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶； 特征提取模塊，用于利用譜峭度優(yōu)化模塊所得到的優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶對(duì)所采集的滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)頻譜分析，得到滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)包絡(luò)后的頻率譜線，將其與滾動(dòng)軸承存在的故障類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的理論特征頻率對(duì)比，從而確定滾動(dòng)軸承存在的故障類(lèi)型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承故障特征提取方法，其特征在于:所述滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)是時(shí)域信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承故障特征提取方法，其特征在于:所述信號(hào)處理模塊具體為對(duì)所采集的滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)z(?)等長(zhǎng)度分為#段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承故障特征提取方法，其特征在于:所述譜峭度優(yōu)化模塊具體 為:在分段后，對(duì)每一段信號(hào)分別運(yùn)用快速譜峭度圖算法計(jì)算出每段信號(hào)中各子頻帶的譜峭度，獲得所述采集信號(hào)各子頻帶所對(duì)應(yīng)的多次譜峭度計(jì)算結(jié)果；對(duì)獲得所述采集信號(hào)各子頻帶所對(duì)應(yīng)的多次譜峭度計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行對(duì)應(yīng)子頻帶譜峭度求平均，獲得優(yōu)化的譜峭度圖；通過(guò)比較優(yōu)化的譜峭度圖中各子頻帶譜峭度選出最大值對(duì)應(yīng)的子頻帶，其中心頻率/；和帶寬Lf0為優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承故障特征提取方法，其特征在于:所述特征提取模塊具體為:利用譜峭度優(yōu)化模塊所得到的優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶對(duì)所采集的滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)頻譜分析，得到滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)包絡(luò)后的頻率譜線，將其與滾動(dòng)軸承存在的故障類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的理論特征頻率對(duì)比: 如果處于理論特征頻率值正負(fù)2Hz范圍內(nèi)出現(xiàn)突出的譜線，則可以確定存在與對(duì)理論特征頻率值相對(duì)應(yīng)的故障類(lèi)型。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滾動(dòng)軸承故障特征提取方法，其特征在于:所述譜峭度的計(jì)算公式為:
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滾動(dòng)軸承故障特征提取方法，其特征在于:所述子頻帶譜峭度求平均的計(jì)算公式為:
8.一種滾動(dòng)軸承故障特征提取系統(tǒng)，其特征在于:包括: 信號(hào)采集模塊，用于通過(guò)加速度傳感器獲取滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)； 信號(hào)處理模塊，用于對(duì)工況下的滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分段； 譜峭度優(yōu)化模塊，用于依次對(duì)分段后的信號(hào)用快速譜峭度圖算法計(jì)算每段信號(hào)的不同子頻帶的譜峭度；再對(duì)各段信號(hào)計(jì)算所得的子頻帶譜峭度進(jìn)行對(duì)應(yīng)子頻帶求平均；平均之后通過(guò)比較選出譜峭度最大值對(duì)應(yīng)的子頻帶從而得到優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶； 特征提取模塊，用于利用譜峭度優(yōu)化模塊所得到的優(yōu)化的共振解調(diào)頻帶對(duì)所采集的滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)頻譜分析，得到滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)包絡(luò)后的頻率譜線，將其與滾動(dòng)軸承存在的故障類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的理論特征頻率對(duì)比，從而確定滾動(dòng)軸承存在的故障類(lèi)型。
【文檔編號(hào)】G01M13/04GK103940612SQ201410140890
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】郭瑜, 代士超, 伍星, 劉暢, 謝金葵, 賀瑋 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)