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一种复解析最优小波解调法制造技术

技术编号:7840796 阅读:222 留言:0更新日期:2012-10-12 18:24
一种复解析最优小波解调法,其特征在于,包括如下步骤:获取振动信号频谱图,截取有效频带集中区域;设定Morlet小波的外形因子σ和初始频率ω0的初始值,得到小波系数Cs(b,a);得出连续小波幅值谱信息测度SH;小波峭度改进;计算平滑指数;计算最优小波包络谱;解调谱细化,对检测目标的故障定位。本发明专利技术不仅对分析小波参数进行了优化选择,而且对常规的小波峭度计算方法进行了改进,提高了小波系数筛选的准确性。同时,为了解决早期故障信号分解出的小波系数特征不明显的问题,增设了平滑指数,对故障频带所在的小波系数起到了更好的定位筛选作用。该方法不仅能更加准确有效地在多分量信号中提出复杂信号中微弱故障特征,具有很高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械工程信号处理领域,尤其是旋转机械振动信号的故障特征提取方法,主要是基于小波参数优化的一种复解析最优小波解调方法,可应用于在诸如齿轮箱、轴承等旋转机械的故障定位和故障程度的分析中。
技术介绍
机械传动机构在运转过程中,若传动部件存在局部损伤,如齿轮箱,若某个齿轮存在局部损伤,会产生间断性冲击激振,使得在整个机械设备上测得的振动信号包含有迅速衰减的脉冲分量。这种脉冲信号通常在时域上呈一定周期间隔出现,包含这种冲击的信号频谱中往往会出现以啮合频率或固有频率为中心的两侧间隔均匀的调制边频。凭借调制频率和幅值强度可以判断零件损伤的程度和部位,因此解调分析是齿轮箱等机械传动机构的状态监测与故障诊断的一种重要方法。从齿轮箱表面采集的振动信号包含了多级传动齿轮及转轴与轴承等多个零部件振动信息,因此具有多载波多调制信息的特征,信号整体包络解调无法得出有效的故障信息,通常必须先滤波再进行解调分析。使用传统单一带通滤波器由于无法准确定位具体的故障特征信号所在频段,很难准确地提取出隐含故障信息所在的调制频带。国内外许多学者采用小波变换方法实现齿轮箱信号频带的任意划分,然后根据齿轮箱的理论啮合频率及倍频大致确定故障频带,这种方法虽然在单级齿轮传动系统或结构较简单的齿轮箱系统,且信噪比高的情况下是有效的。但对于工况复杂的多级耦合的齿轮箱系统来,这种方法往往会因为其他频率干扰而使齿轮啮合成分无法分辨,无法有效地提取出有用的故障调制信肩、O
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种复解析最优小波解调方法,能更优化的调制信息提取方法,从而克服传统技术的缺陷,有效的解决多载波多调制,频段混叠的复杂信号的调制信息提取问题,以方便对齿轮箱等故障位置和故障程度做出准确的判断,为相关的机械设备状态辨识与故障诊断研究提供可靠的保障。本专利技术的思想在于针对齿轮故障信号特点,采用解析小波变换对信号分量的包络幅值进行提取,应用最小化时间尺度熵的方法对分析小波参数进行了优化选择,将修正峭度和平滑指数作为故障的度量指标对故障频带进行准确定位,继而又对解调谱进行了细化分析以提高复解析小波解调谱的频谱精度,因此,将各种优化方法相融合,共同应用于复解析小波变换中,可以使齿轮箱的故障调制信息更加准确地提取出来。改进的小波参数的优化选择方式,就是采用了时频信息熵、小波峭度及平滑指数同时对小波中心频率、衰减参数及变换尺度进行了优化。 本专利技术的技术方案是一种复解析最优小波解调法,其关键在于,包括如下步骤步骤一、通过传感器获取检测目标的振动信号时域波形,并对其进行傅里叶变换可得到振动信号频谱图,确定信号分析频率的上下界限f in,fxfflax ;步骤二、截取所述振动信号频谱图中信号的有效频带集中区域;步骤三、尺度范围内的解析小波变换设定Morlet小波的外形因子o和初始频率 0的初始值,Morlet小波函数的表达式沖)为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复解析最优小波解调法,其特征在于,包括如下步骤 步骤一、通过传感器获取检测目标的振动信号时域波形,并对其进行傅里叶变换可得到振动信号频谱图,确定信号分析频率的上下界限f in,fxfflax; 步骤二、截取所述振动信号频谱图中信号的有效频带集中区域; 步骤三、设定Morlet小波的外形因子0和初始频率Otl的初始值,Morlet小波函数的表达式为 结合分析频率的上下界限f in,f ax,根据小波变换的尺度a与基小波采样率、中心频率和信号分析频率关系确定出a的取值范围E 其中fs为信号采样率为小波采样率; 采用以上设置的具体参数值,在尺度范围E内,对被分析信号s (t)作关于小波函数炉(0的连续小波变换,得到小波系数Cs (b,a),其中b是位置参数; 步骤四、小波参数迭代确定最佳小波基由小波变换系数Cs (b,a)可得出在尺度a下被分析信号s(t)包络幅值4(比a) = |CS(b,a) |,进一步可以得出连续小波幅值谱信息测度SH 其中N为时间的离散序列长度;i为小波系数离散序列号;对Otl与0进行迭代搜索先选用的初始值,将c从初始值开始增加一个步幅,求得小波系数与小波幅值谱信息测度SH,直至完成0的搜索范围;然后将Oci加上一个步幅,0又从初始值开始增加一个步...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘小峰柏林张开飞赵玲
申请(专利权)人:重庆大学
类型:发明
国别省市:

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