基于牛顿迭代盲源分离方法的磨床故障诊断

磨床的振动信号是由多个振动源混合而成的复杂信号,利用盲源分离技术分离混合信号成为各个振动源的单独信号能更准确的实现设备的状态监控和故障诊断。基于峭度的不动点迭代法是一种常用的盲源分离方法,但存在分离矩阵难以收敛,分离效果不稳定的问题。论文在峭度最大化的理论基础上,提出基于牛顿迭代算法的振动信号盲源分离方法。通过模拟振动信号实验,当分离矩阵的迭代步数仅为不动点迭代法的1/500时,本算法就完成了分离过程,并且分离效果更佳。对数控磨床实际振动信号的分离实验,得到了和计算结果相同的磨床运行参数,进一步验证了本文方法可以较好的应用于工程实际中。     

柴油机实车监测振动信号处理方法

柴油机运行过程中振动信号的采集与处理对于柴油机技术状况的监测具有重要的意义.本文利用振动加速度传感器对柴油机机体振动信号进行测试,并采用整周期截断和多段相加平均处理、包络变换的方法对振动信号进行处理,最后利用FFT和PSD方法对信号进行分析,有效地提取了振动信号的频率特征,为提高状态监测和故障诊断的准确度奠定了基础.     

波纹补偿器故障诊断系统研制

波纹补偿器作为一种补偿元件被广泛应用于工业管道，用来补偿管道因温度、压力变化及振动等而产生的位移。为实时诊断波纹补偿器的故障情况，简化人工诊断过程，提高维修效率和维修安全系数，降低维修成本，设计了一种基于LabVIEW的波纹补偿器故障诊断系统。设计了波纹补偿器振动信号的采集方案，并进行了振动实验；利用高性能采集仪器与加速度传感器对整个管道系统中各个波纹补偿器振动信号进行采集，对采集到的信号进行过滤转换等处理并通过无线网络发送到计算机，并利用幅值域分析与快速傅里叶方法分析所采集的信号；将分析与处理后的信号实时显示在用户界面上并存储；当数据异常时发出警报，使工作人员能够实时监测波纹补偿器的工作状态，从而有效提高生产安全系数。结果表明，所设计的故障诊断系统可有效避免因波纹补偿器失效引发的事故，具有一定的实用价值。     

运用小波分析的振动信号采集系统

介绍了一种振动测试系统设计与数据分析相结合的方法，设计喷雾干燥塔喷管故障在线检测系统时，在主控计算机的控制下，通过传感器、S7-200和计算机等实现了喷管振动信号的采集，并利用小波分析对采集的信号进行预处理。事实证明，该系统可以完成振动信号的采集，并可以分析强噪声背景下的信号。     

振动监测系统的可调增益技术与实现

文章设计了一种具有可调增益功能的振动监测系统。首先从监测层和测量层两个方面提出了振动监测系统的整体框架,之后给出了硬件系统和软件系统的设计方法及软件实现代码,利用控制芯片和可调增益放大器,在监测系统中整合了一套可根据采集信号幅值大小调整增益的数据采集装置;利用模拟信号发生器对不加增益和设置可调增益之后的两种信号进行了对比分析,并在汽轮发电机组实际工况下进行了振动信号采集。结果表明,具备可调增益功能的振动监测系统可有效提高采集信号的信噪比,提高汽轮发电机组的振动监测能力。     

运输包装加速随机振动试验研究综述

加速随机振动试验是目前物流过程中运输包装损伤和安全性评价的重要技术手段,通过提高振动等级压缩测试时间,省时高效,减少运输包装系统优化设计周期,包括四部分：实际物流车辆振动信号的采集与分析、实验室信号模拟与再现、运输包装振动疲劳损伤与寿命评估、加速随机振动试验理论与方法。从以上四方面进行综述,总结了实际车辆振动信号统计特征和影响因素、信号模拟方法及特点,阐述了振动疲劳理论与运输包装损伤研究进展,分析了目前加速随机振动试验研究现状和不足,讨论了目前该研究领域尚未解决的问题,指出了进一步的研究方向。     

基于无线网络的潜孔锤振动测试系统

为提高旋挖钻机潜孔锤的钻进效率,保证施工安全,需要研究其钻进过程中的振动特性,通过构建潜孔锤无线振动测试系统来采集并分析振动、流量压力等信号是开展实验研究工作的基础。该文完成测试网络系统的构建包括传感器、采集卡、流量计等主要部件的选型,部分硬件电路的设计,利用虚拟仪器技术实现测试数据的采集和分析功能;通过现场实验采集潜孔锤振动加速度信号并作初步分析,验证该系统工作的可靠性及实用性。此系统通过无线网络通信的方式构建并增加对气室流量及压力的采集,可分析潜孔锤气动参数对其振动信号的影响,解决现场采集振动信号的困难,拓展振动分析参数范围。     

基于无线测量的轧机扭转振动的分析

采用无线测量的方式采集轧机主传动轴的扭转振动信号,避免了在测试中的复杂布线,摆脱了被测环境和条件的限制。对采集的信号进行EMD分解,提取信号的固有模态函数（IMF）,对IMF分别进行Hilbert变换后,组合得到Hilbert时频谱和Hilbert边际谱。通过对IMF分量、时频谱和边际谱的分析,得到轧机的振动形态。通过建立采集系统和对实际振动信号的分析,得到信号所含有的振动形态,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于瞬时基频的发动机表面振动信号时域定位

发动机表面振动信号分析是发动机状态监测和故障诊断的有效方法,但是由于时域信号中耦合了多种激励源的响应,而对信号进行准确的特征定位比较困难。本文从发动机平均基频概念出发,提出基于瞬时基频的发动机表面振动信号时域定位方法,推导出曲轴转动时间与转角之间的对应关系,并将其应用于DA462型发动机表面振动信号分析中。应用BSWAVS302 USB便携式双通道声学振动分析仪,同步采集DA462型发动机曲轴相位信号和缸盖表面振动信号,以一、四缸上止点位置脉冲为初始时刻,根据配气相位计算各缸燃烧激励响应信号和气门响应信号,成功实现了对振动信号的时域定位,为发动机振动信号分析提供参考。     

机械振动故障诊断系统的设计与应用

针对机械设备振动监测的高速、实时和同步处理的要求,以Visual C++为平台开发了基于频谱分析和轴心轨迹分析的机械振动故障诊断系统。采用USB 2850采集卡搭建振动信号采集系统,通过分组采集方式实现多通道信号的同步采集,利用键相信号对振动信号整周期重采样,将原始连续信号整周期化。根据信号采样和数据处理流程,结合各模块算法执行效率,设计多线程流水处理架构,保证系统的多流程同步执行。最后,通过转子不平衡故障和不对中故障模拟实验,验证了故障诊断方法正确无误,信号分析系统稳定、高效、准确。     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0~20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。     

新型超声椭圆振动无心磨削技术

本文提出一种以超声椭圆振动板取代传统导轮的新型无心磨削技术,通过对该部件中的压电陶瓷（lead zirconate titanate,PbZrTiO3,PZT）施加交流电压,在该板端面产生超声椭圆振动并控制工件的旋转速度.从振型、激振方式、结构和尺寸等方面,对该超声椭圆振动部件进行了设计,研究了输入信号参数（频率、相位差和电压幅值）与振动部件中金属板端面超声椭圆振动的形状和幅值之间的关系.实验结果表明,该超声椭圆振动板具有良好的性能,其端面的超声椭圆振动能精确控制工件旋转的速度.最后,采用改进后的超声椭圆振动无心磨床对初始直径为1 mm～5 mm的微小圆柱形工件进行了磨削实验.实验结果表明,磨削后工件的圆度误差从20μm下降至3μm     

爆破地震波穿越不同介质结构面的衰减效应

为探索爆破地震波穿越不同充填介质结构面的振动速度、频率和能量分布的衰减规律,采用混凝土边坡相似模型进行爆破振动试验。通过分析爆破地震波的峰值振动速度、边际能量谱和各频带能量百分比,获得了爆破地震波穿越无结构面与结构面充填泥、细沙、水和空气的衰减规律。结果表明:当充填介质波阻抗越小,地震波的峰值能量和峰值振动速度衰减越快,频率上表现出高频滤波作用越强,在频带间能量分布变窄,主频带有往低频带0～20 Hz聚集的趋势;值得注意的是,当水作为充填介质时,不仅水的波阻抗会影响地震波的衰减,而且水的微压缩连续性也会使峰值能量和峰值振动速度衰减更慢,能量在频带间分布更广,水的流动性则会造成爆破地震波的主频带在各传播方向上分布不一。在相同充填介质条件下,随着结构面倾角增大,峰值振动速度在各传播方向上均减小。     

AR模型在爆破震动信号频谱分析中的应用

爆破震动信号的频谱分析以傅氏变换为基础的经典谱估计方法为主,该方法存在方差性能差、易产生虚假峰值、谱曲线起伏大等缺点。AR模型谱估计方法计算精确度高、且简单,并能弥补经典谱估计在信号分析中的不足。采用经典、AR模型谱估计方法对不同类型的工程实测爆破震动信号进行频谱分析,其中以AR模型谱估计方法得到爆破震动信号的频谱曲线平滑、方差小、主频明确,且主频附近无虚假峰值,表明AR模型现代谱估计比经典谱估计在爆破震动信号的频谱分析中更具优越性。     

超声波测振信号的能量算子解调方法

连续超声波束遇到振动物体表面会产生多普勒效应,反射超声波信号是受振动信号调制的非线性调相信号。对反射波信号求导获得调幅调频信号,再采用能量算子对称差分法,求取该调幅调频信号的瞬时幅值及瞬时频率。鉴于超声波反射回波信号存在幅值衰减现象,而超声波频率不易受外界干扰,故通过调幅调频信号的瞬时频率提取被测物体的振动速度,并由振动速度求导得到振动加速度。同时,从幅值及频率两个方面探讨振动测量范围。仿真及实验结果表明:基于能量算子的超声波测振信号解调方法能有效地提取振动信号,与传统的相位解调方法相比,具有更大的测量范围。     

A Study of the Equipment Fault Diagnosing Method Based on EMD and Holo-spectrum

We first introduce the empirical mode decomposition(EMD)and holo-spectrum analysis.Then we decompose the vibration signal of the equipment by EMD,re-organize the signal closely associated with the original signal,eliminate the noise signal better,and analyze the holographic re-signal spectrum,which makes the amplitude,frequency and phase combine completely,reflecting the equipment vibration morphology fully.Particularly applying a two-dimensional holo-spectrum can obtain the direction of rotation order harmonic,size,shape,and the relationship between order harmonic generation rotor vibrations,and so on.The traditional signal processing methods can not eliminate noise well.We apply this method to the rotor vibration signal of fault diagnosis,eliminate noise and reflect the equipment vibration characteristics well.     

航空发动机整机振动信号分析

为了解决航空发动机的整机振动分析问题,提出一种基于谐波小波的振动信号分析方法。首选对振动信号进行谐波小波变换,得到信号的时频表示;根据时频图提取信号特征,得到信号的特征频率;根据与基频信号的对比,识别发动机的振动故障类型。实验结果表明,该方法可以准确地识别出发动机的三种典型振动故障。与传统基于小波分析方法相比,基于谐波小波的方法具有更准确的振动故障特征识别能力,适用于振动信号的分析。     

工频干扰振动信号的建模与分离处理

针对钻井泵振动测试过程中遇到的工频干扰，采用信号的基元分段方法进行测试信号的合理分段处理，结合最优频率匹配法实现分段后干扰信号的建模分析。在此基础上提出振动信号的匹配滤波法，实现干扰信号与钻井泵振动信号的匹配滤波分离。实践表明，最优频率匹配法可以实现各种信号的数学建模，是一种通用性的信号建模处理有效的新方法，而且建立在该方法基础上的匹配滤波法也可以较为完整、合理地分离各种时、频域混叠信号，是一种适应性强的信号滤波处理新方法。     

基于噪声水平自适应估计的往复压缩机振动信号局部投影降噪方法

局部投影降噪算法在其应用过程中,邻域的选择对降噪效果有较大影响。提出了改进算法以解决传统算法中邻域难以选取的问题。该方法利用小波包分解技术,依据频带能量的差异将原始信号分解为噪声频带和系统信号频带,将噪声频带能量占原始信号能量的比值估计为噪声水平。在一定程度内逐步增加分解层数,直至该噪声水平收敛。根据收敛时的噪声水平估计相空间中相点的邻域半径,此外利用该噪声水平可实现对原始信号的盲信噪比估计。对含噪的Lorenz和Rossler序列进行数值仿真,结果表明该方法的降噪效果优于一些传统方法和基于定量递归分析的局部投影降噪算法。对实测往复压缩机振动信号的降噪研究,进一步表明了该方法的有效性。     

科氏流量计测量管固有频率在线预测方法

提出了一种基于幅值变化期信号特征参数识别的科氏流量计测量管固有频率在线预测方法,该方法对测量管固有频率变化时引发的过渡期振动信号进行两次整周期采样,进而通过傅里叶变换获得反映所采样信号特征的虚部与实部参数,并根据所建立的基于信号特征参数的固有频率改变量计算模型,计算出测量管当前固有频率。对所提出方法进行了实验验证。该方法可用于科氏流量计振动控制中,帮助其将驱动频率快速、精准地调整到固有频率上,从而提高科氏流量计在复杂多变工况下的测量可靠性。