軸承振動(dòng)信號(hào)瞬時(shí)頻率分析診斷流程
本發(fā)明涉及一種對軸承部件的分析診斷方法特別是涉及一種針對軸承振動(dòng)信號(hào)瞬時(shí)頻率分析診斷方法。
背景技術(shù)：
軸承是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的關(guān)鍵部件由于長期連續(xù)工作在高載荷、高轉(zhuǎn)速下發(fā)生故障的比例極高。同時(shí)各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備不斷向復(fù)雜、高速、高效的方向發(fā)展對于轉(zhuǎn)速的要求日益提高轉(zhuǎn)速波動(dòng)對軸承故障診斷所帶來的影響已不容忽視。然而從另一個(gè)角度看在轉(zhuǎn)速發(fā)生改變的過程中一些原本微弱的故障信息反而會(huì)因此而增強(qiáng)對其診斷也帶來了有利因素。
變速軸承的振動(dòng)信號(hào)在時(shí)域中具有時(shí)變性、非平穩(wěn)性特點(diǎn)所以采用階比分析使其轉(zhuǎn)化為角域上的平穩(wěn)信號(hào)，可以避免在信號(hào)采集預(yù)處理時(shí)丟失故障特征的問題。變速工況下對軸承振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行階比分析的關(guān)鍵是獲取軸承的轉(zhuǎn)速信息。獲取轉(zhuǎn)速信息通常有兩種方法：安裝硬件轉(zhuǎn)速計(jì)方法和采用無轉(zhuǎn)速計(jì)分析算法。工業(yè)現(xiàn)場眾多設(shè)備的軸承等部件都包含在機(jī)殼內(nèi)部這使得轉(zhuǎn)速計(jì)的安裝十分困難既費(fèi)時(shí)又浪費(fèi)資源。所以本發(fā)明采用無轉(zhuǎn)速分析算法來獲取轉(zhuǎn)速該方法無需硬件配合直接從振動(dòng)信號(hào)中獲取速信息可有效避免上述問題。從軸承振動(dòng)信號(hào)中提取含有轉(zhuǎn)速信息的諧波分量對其瞬時(shí)頻率進(jìn)行估計(jì)然后根據(jù)瞬時(shí)頻率和轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得轉(zhuǎn)速信息。變速工況下軸承的振動(dòng)信號(hào)具有非線性、時(shí)變性、調(diào)制性和多分量特性等特點(diǎn)各諧波成份十分相近甚至有重疊直接采用短時(shí)傅里葉變換、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解等時(shí)頻分析方法難以對其進(jìn)行有效分解，溶解氧測定儀產(chǎn)生譜圖模糊瞬時(shí)頻率估計(jì)不精確等問題這些問題均需要進(jìn)一步解決。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種針對軸承振動(dòng)信號(hào)瞬時(shí)頻率分析診斷方法該方法提出一種基于廣義解調(diào)時(shí)頻分析的信號(hào)瞬時(shí)頻率估計(jì)方法直接從軸承的振動(dòng)信號(hào)中提取含有轉(zhuǎn)速信息的諧波分量通過估計(jì)其瞬時(shí)頻率來獲取轉(zhuǎn)速信息對于在轉(zhuǎn)速波動(dòng)工況下，具有時(shí)變性、調(diào)制性及多分量特性特別是諧波成分相近或出現(xiàn)重疊的振動(dòng)信號(hào)的分析十分有效。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種針對軸承振動(dòng)信號(hào)瞬時(shí)頻率分析診斷方法所述方法為一種基于廣義解調(diào)時(shí)頻分析的信號(hào)瞬時(shí)頻率估計(jì)方法該方法包括如下步驟：
步驟1：對變速工況下軸承原始信號(hào)進(jìn)行最大離散小波包變換獲取時(shí)頻譜圖然后采用最大能量法分離出時(shí)頻譜圖中能量最為顯著的諧波分量用于下一步分析；
步驟2：采用最小二乘法擬合步驟1中得到的諧波分量進(jìn)而得到其相位函數(shù)；
步驟3：對振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行Hilbert變換得到解析信號(hào)其中是的Hilbert變換；
步驟4：根據(jù)步驟2中求取的相位函數(shù)對進(jìn)行廣義解調(diào)得到信號(hào)；
步驟5：為去除負(fù)頻率的影響以及便于逆廣義解調(diào)再次對進(jìn)行Hilbert變換得到新的解析信號(hào)其中是的Hilbert變換；
步驟6：構(gòu)建帶通濾波器其中振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻譜圖中起始時(shí)刻對應(yīng)的頻率作為濾波器的起始頻率與其相鄰的2個(gè)分量起始頻率間隔的1/2作為濾波器的頻帶；
步驟7：利用帶通濾波器對解析信號(hào)進(jìn)行帶通濾波分解出平行于時(shí)間軸的基頻諧波分量信號(hào)；
步驟8：對解析信號(hào)進(jìn)行逆廣義解調(diào)得到解析信號(hào)；
步驟9：根據(jù)公式估算解析信號(hào)的瞬時(shí)頻率值；對離散的瞬時(shí)頻率值進(jìn)行多項(xiàng)式擬合后獲得瞬時(shí)頻率估計(jì)曲線。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：
本發(fā)明對于軸承在變速工況下的振動(dòng)信號(hào)所表現(xiàn)出的時(shí)變性、調(diào)制特性等情況的分析十分有效可解決頻率相近或頻帶重疊情況下的多分量信號(hào)的譜圖模糊問題提高分離精準(zhǔn)性。本發(fā)明為多分量調(diào)制信號(hào)的分析提供了一種途徑利用廣義解調(diào)時(shí)頻分析方法并結(jié)合帶通濾波器可有效分離頻率相近或頻帶重疊的諧波分量提高瞬時(shí)頻率的估計(jì)精度。
本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)本發(fā)明的上述描述進(jìn)行改進(jìn)、變化和修訂。這些對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的改進(jìn)、變化和/或修訂由所附的權(quán)利要求來限定。
相關(guān)推薦：
