技術(shù)特征：

1.一種變轉(zhuǎn)速工況下的永磁同步電機(jī)軸承在線(xiàn)故障診斷裝置，其特征在于，該檢測(cè)裝置包括永磁同步電機(jī)(1-1)，待檢測(cè)軸承(1-2)，電流探頭(1-3)，電機(jī)控制器(1-4)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器1(1-5)，微控制器1(1-6)，微控制器2(1-7)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2(1-8)，麥克風(fēng)(1-9)和顯示屏(1-10)，其中待檢測(cè)軸承(1-2)安裝在永磁同步電機(jī)(1-1)的末端；電機(jī)控制器(1-4)和永磁同步電機(jī)(1-1)通過(guò)三相電源線(xiàn)連接；電流探頭(1-3)夾在三相電源線(xiàn)其中一相上，并與模數(shù)轉(zhuǎn)換器1(1-5)的輸入端相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換器1(1-5)的輸出端和微控制器1(1-6)的輸入端相連；微控制器1(1-6)的輸出端和微控制器2(1-7)的輸入端相連；微控制器2(1-7)的輸入端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器2(1-8)的輸出端相連；微控制器2(1-7)的輸出端和顯示屏(1-10)相連；麥克風(fēng)(1-9)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器2(1-8)的輸入端相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變轉(zhuǎn)速工況下的永磁同步電機(jī)軸承在線(xiàn)故障診斷裝置，其特征在于，所述的電流探頭(1-3)為基于霍爾效應(yīng)原理的交流電流探頭。

3.一種變轉(zhuǎn)速工況下的永磁同步電機(jī)軸承在線(xiàn)故障診斷方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟(1)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器1(1-5)連接電流探頭，微控制器1(1-6)驅(qū)動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器1(1-5)實(shí)現(xiàn)等時(shí)間間隔采集電流信號(hào)得到x[n],n＝1,2,3,…，對(duì)x[n]使用低通無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器進(jìn)行濾波，如下式所示：

$a_0=1,I\[n\]=-\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{a}_{j}I\[n-j\]+\underset{g=0}{\overset{M}{\Σ}}{b}_{g}x\[n-g\]$

式中I[n]為濾波信號(hào)，a_j,b_g,N,M為濾波器參數(shù)，低通濾波器的截止頻率f_c應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足f_c>f_r×p，其中f_r為電機(jī)轉(zhuǎn)頻，p是電機(jī)極數(shù)，隨后對(duì)濾波信號(hào)進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換，如下式所示：

$I_{uni}\[n\]=\left\{\begin{array}{cc}I\[n\],& I\[n\]\≥0\\ -I\[n\],& I\[n\]\<0\end{array}\right.$

I_uni[n]為轉(zhuǎn)換后得到的單極性信號(hào)，隨后將I_uni[n]進(jìn)行分幀使得每幀包含一個(gè)最大值和兩個(gè)最小值；

步驟(2)、計(jì)算轉(zhuǎn)換后的第k幀單極性電流信號(hào)角度α[n]，如下式所示：

$\mathrm{\α}\[n\]=arcsin\left(\frac{I_{uni}\[n\]}{I_{max}\[k-1\]}\right)$

式中I_max[k–1]為第k-1幀的最大值，即用當(dāng)前幀的某一采樣點(diǎn)的值作為弦長(zhǎng)，用前一幀的最大值作為半徑，采用反正弦函數(shù)計(jì)算角度，隨后對(duì)α[n]取整，當(dāng)α[n]角度變化1度時(shí)，即當(dāng)前取整后的角度和前一個(gè)取整后的角度不相等時(shí)，微控制器1(1-6)產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)；

步驟(3)、微控制器2(1-7)接收微控制器1(1-6)產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器2(1-8)對(duì)麥克風(fēng)進(jìn)行觸發(fā)采樣，獲得故障軸承聲音信號(hào)S(t)；

步驟(4)、S(t)為幅值調(diào)制信號(hào)，可表示為一個(gè)低頻信號(hào)S_l(t)和一個(gè)高頻信號(hào)S_h(t)的乘積，如下式所示：

S(t)＝S_l(t)×S_h(t)＝[A_lcos(ω_lt)+D]×A_hcos(ω_ht)

式中A_l和A_h分別為低頻和高頻信號(hào)的幅值，ω_l和ω_h為對(duì)應(yīng)的頻率，D為直流偏置信號(hào)確保A_lcos(ωt)+D>0，隨后構(gòu)造一個(gè)新信號(hào)：

$\begin{array}{c}\hat{S}\left(t\right)=2S^2\left(t\right)\\ =\frac{1}{2}{A}_l^2{A}_h^2\[1+\cos \left(2{\mathrm{\ω}}_{l}t\right)\]+\frac{1}{2}{A}_l^2{A}_h^2\cos \left(2{\mathrm{\ω}}_{h}t\right)+\frac{1}{4}{A}_l^2{A}_h^2\[\cos \left(\right(2{\mathrm{\ω}}_h-2{\mathrm{\ω}}_l\left)t\right)+\cos \left(\right(2{\mathrm{\ω}}_h+2{\mathrm{\ω}}_l\left)t\right)\]\\ +{\mathrm{DA}}_l{A}_h^2\[\cos \left(\right(2{\mathrm{\ω}}_h+{\mathrm{\ω}}_l\left)t\right)+\cos \left(\right(2{\mathrm{\ω}}_h-{\mathrm{\ω}}_l\left)t\right)\]+2{\mathrm{DA}}_l{A}_h^2\cos \left({\mathrm{\ω}}_{l}t\right)+D^2{A}_h^2\cos \left(2{\mathrm{\ω}}_{h}t\right)+D^2{A}_h^2\end{array}$

由于ω_h>>ω_l，采用一個(gè)截止頻率低于2ω_h–2ω_l的低通濾波器對(duì)進(jìn)行濾波，則2ω_h,(2ω_h–2ω_l),(2ω_h+2ω_l),(2ω_h–ω_l),(2ω_h+ω_l)這些頻率分量都被濾除，如下式所示：

隨后，S(t)的解調(diào)信號(hào)可由下式計(jì)算：

$S_e\left(t\right)=sqrt\left(\tilde{S}\right(t\left)\right)=A_h\left(A_{l}cos\right({\mathrm{\ω}}_{l}t)+D)$

進(jìn)一步地計(jì)算包絡(luò)解調(diào)信號(hào)S_e(t)的階次譜，即可根據(jù)故障特征階次判斷軸承故障類(lèi)型，并在顯示屏上顯示診斷結(jié)果。