往复式机械位置序列采样和诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种往复式机械位置序列采样和诊断方法，进行采样和诊断的步骤如下：步骤1，在缸体侧面均布的N个霍尔传感器与内嵌在活塞内的磁极接近时产生触发序列，声发射传感器采集该霍尔传感器对应位置域的声发射位置序列，振动加速度传感器采集该霍尔传感器对应角位置域的振动位置序列，构成声发射位置序列采样矩阵集合和振动位置序列采样矩阵集合；步骤2，根据所述声发射位置序列形成的声发射位置序列采样矩阵集合和所述振动位置序列形成的振动位置序列采样矩阵集合，通过声发射位置序列采样矩阵集合以及振动位置序列采样矩阵集合定义联合诊断域对往复式机械健康状态做出判断。

【技术实现步骤摘要】
往复式机械位置序列采样和诊断方法
本专利技术涉及机械传动领域，尤其涉及一种往复式机械位置序列采样和诊断方法。
技术介绍
往复式机械装置广泛应用在工业、医药以及汽车车辆等领域，往复式机械活塞曲柄结构起着动力中枢的作用，作为核心关键零部件其健康状况直接影响机械系统的运转性能。活塞曲柄结构由于高循环、高转速等工作环境，容易造成缸体划伤、滑动轴承故障及活塞敲缸等故障，大大降低了往复式机械工作性能的可靠性和稳定性，给国民经济带来严重损失。目前，本领域技术人员针对往复式机械故障诊断展开一系列的研究，以发动机为代表的往复式机械在故障监测过程中，往往取其表面振动信号、噪声信号作为研究对象，由于测试的振动信号往往是十分复杂的非平稳、非线性信号，此外，本领域技术人员采用解调技术、小波技术和神经网络等对往复式机械非平稳信号进行处理。前述研究方法在往复式机械的故障诊断中大都采用振动信号作为研究对象，但由于往复式机械的强非线性运动，按时间序列采样将导致活塞运行位置不准确、频率模糊等问题，虽然现有利用一些时频分析及智能方法，但在实现上和操作上均有一些困难，且实时性较差；目前的监测方法基本都为总体监测法，通过时域参数或频域特征进行诊断，无法确定故障位置及严重程度等细节问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种往复式机械位置序列采样及诊断方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种往复式机械位置序列采样和诊断方法，其关键在于，往复式机械位置序列采样装置包括：声发射传感器放置在缸体顶端，缸体侧壁放置N个霍尔传感器，缸体曲轴轴承固定振动加速度传感器，活塞内部嵌有固定磁极，按霍尔传感器位置确定信号位置采样域，其中N为正整数；上述装置进行采样和诊断的步骤如下：步骤1，在缸体侧面均布的N个霍尔传感器与内嵌在活塞内的磁极接近时产生触发序列，声发射传感器采集该霍尔传感器对应位置采样域的声发射位置序列，振动加速度传感器采集该霍尔传感器对应角位置采样域的振动位置序列，构成声发射位置序列采样矩阵集合和振动位置序列采样矩阵集合；步骤2，根据所述声发射位置序列形成的声发射位置序列采样矩阵集合，和所述振动位置序列形成的振动位置序列采样矩阵集合，通过声发射位置序列采样矩阵集合以及振动位置序列采样矩阵集合定义联合诊断域对往复式机械健康状态做出判断。所述的往复式机械位置序列采样和诊断方法，优选的，所述步骤1包括：声发射传感器与振动加速度传感器采集该霍尔传感器对应位置域和角位置处的一个固定位置序列，分别记为Xij和Yij，其中i为位置域，1≤i≤N，j代表行程数，p为声发射传感器序列样本容量，在单一行程内声发射位置序列构成式XXj＝[X1j；X2j；…；XNj]以及振动位置采样序列构成式YYj＝[Y1j；Y2j；…；YNj]的行程采样矩阵，行程采样矩阵在行程上不断积累进而构成声发射位置采样序列矩阵集合XX＝(XX1,XX2,XX3,…)以及振动位置采样序列矩阵集合YY＝(YY1,YY2,YY3,…)。所述的往复式机械位置序列采样和诊断方法，优选的，所述步骤2包括：对声发射位置序列采样矩阵集合和振动位置序列采样矩阵集合中的声发射位置序列和振动位置序列进行取样，根据位置序列采样爬升率进行循环计算，获得爬升率矩阵，所述爬升率矩阵与设定阈值进行比较，判断各信号采集域的健康状况。所述的往复式机械位置序列采样和诊断方法，优选的，所述步骤2中爬升率包括：S21，令i＝1，j＝1，S22，计算位置序列采样爬升率，其中i为域数，j代表行程数，p＝1时为声发射信号，p＝2时代表振动信号；RMS代表序列均方根值，K代表序列峭度值，W代表序列波形值；sigmoid函数如式所示，定义域为[-∞,+∞]，值域为[-1,+1]；S23，令j＝j+1，判断是否是有j<N，如果是，则返回步骤S22，否则执行步骤S24；S24，通过循环计算获得域i的爬升率特征向量Pi，Pi＝O1*Pi1+O2*Pi2＝[δi1,δi2,…,δij,…]，其中O1和O2分别代表声发射序列与振动序列权值系数；S25，令i＝i+1，判断是否是有i<M，其中M为正整数，如果是，则返回步骤S24，否则执行步骤S26；S26，综合往复机械各个域的爬升率特征向量构成爬升率矩阵P，在爬升率矩阵P中是否有连续L个行程的爬升率均超过设定阈值，其中L为正整数，若存在此状况则判定此域为故障状态，反之则为正常状态；S27，令i＝i+1，判断是否是有i<M，如果是，则返回步骤S26，否则记录各位置域的健康状态。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1)位置序列采样在固定位置域采样避免了由于往复式机械速度改变带来的时序采样的非线性的缺点；2)声发射(AE)传感器与位置触发进行耦合采样，更好观察往复机械的局部位置的细节信号。3)提出基于位置序列采样的故障诊断方法，对往复式机械局部健康状态进行监测。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术往复式机械位置序列采样和诊断方法装置示意图；图2是本专利技术往复式机械位置序列采样和诊断方法流程示意图；图3是本专利技术往复式机械位置序列采样和诊断方法位置域采样坐标图；图4是本专利技术往复式机械位置序列采样和诊断方法诊断示意图；图5是本专利技术往复式机械位置序列采样和诊断方法具体实施方式示意图；图6是本专利技术往复式机械位置序列采样和诊断方法诊断示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。图1为往复式机构监测示意图，A为进油(气)口，B为出油(气)口，C油(气)缸缸体，D为活塞，E为连杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种往复式机械位置序列采样和诊断方法，其特征在于，往复式机械位置序列采样装置包括：声发射传感器放置在缸体顶端，缸体侧壁放置N个霍尔传感器，缸体曲轴轴承固定振动加速度传感器，活塞内部嵌有固定磁极，按霍尔传感器位置确定信号位置采样域，其中N为正整数；上述装置进行采样和诊断的步骤如下：步骤1，在缸体侧面均布的N个霍尔传感器与内嵌在活塞内的磁极接近时产生触发序列，声发射传感器采集该霍尔传感器对应位置采样域的声发射位置序列，振动加速度传感器采集该霍尔传感器对应角位置采样域的振动位置序列，构成声发射位置序列采样矩阵集合和振动位置序列采样矩阵集合；步骤2，根据所述声发射位置序列形成的声发射位置序列采样矩阵集合，和所述振动位置序列形成的振动位置序列采样矩阵集合，通过声发射位置序列采样矩阵集合以及振动位置序列采样矩阵集合定义联合诊断域对往复式机械健康状态做出判断。

【技术特征摘要】
1.一种往复式机械位置序列采样和诊断方法，其特征在于，往复式机械位置序列采样装置包括：声发射传感器放置在缸体顶端，缸体侧壁放置N个霍尔传感器，缸体曲轴轴承固定振动加速度传感器，活塞内部嵌有固定磁极，按霍尔传感器位置确定信号位置采样域，其中N为正整数；上述装置进行采样和诊断的步骤如下：步骤1，在缸体侧面均布的N个霍尔传感器与内嵌在活塞内的磁极接近时产生触发序列，声发射传感器采集该霍尔传感器对应位置采样域的声发射位置采样序列，振动加速度传感器采集该霍尔传感器对应角位置采样域的振动位置采样序列，构成声发射位置采样序列矩阵集合和振动位置采样序列矩阵集合；步骤2，根据所述声发射位置采样序列形成的声发射位置采样序列矩阵集合，和所述振动位置采样序列形成的振动位置采样序列矩阵集合，通过声发射位置采样序列矩阵集合以及振动位置采样序列矩阵集合定义联合诊断域对往复式机械健康状态做出判断。2.根据权利要求1所述的往复式机械位置序列采样和诊断方法，其特征在于，所述步骤1包括：声发射传感器与振动加速度传感器采集该霍尔传感器对应位置域和角位置处的一个固定位置序列，分别记为Xij和Yij，其中i为位置域，1≤i≤N，j代表行程数，p为声发射传感器序列样本容量，在单一行程内声发射位置采样序列构成式XXj＝[X1j；X2j；…；XNj]以及振动位置采样序列构成式YYj＝[Y1j；Y2j；…；YNj]的行程采样矩阵，行程采样矩阵在行程上不断积累进而构成声发射位置采样序列矩阵集合XX＝(XX1,XX2,XX3,…)以及振动位置采样序列矩阵集合YY＝(YY1,YY2,YY3,…)。3.根据权利要求1所述的往复式机械位置序列采样和诊断方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵毅敏，王利明，刘静，郭放，邓未，叶维军，曹正，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85