形态滤波与EEMD在振动筛轴承故障诊断中的应用

轴承故障诊断的关键在于振动信号的前处理与故障特征参数的提取。形态滤波法可以利用特有的数学属性对故障信号进行有效的降噪处理,并突出故障信号的特征参数;同时利用集合平均经验分解对轴承的特有故障特征进行提取。将该振动信号提取方法应用到振动筛等振动机械的轴承故障特征提取中,通过试验表明,该方法可以有效提取振动机械中故障信号的频谱特征,便于工程应用。     

基于小波包和Hilbert包络分析的隧道掘进机主轴承故障诊断方法研究

隧道掘进机施工中,主轴承故障对掘进施工影响严重。该文提取主轴承振动信号,采用小波包和Hilbert包络分析相结合的方法,对信号进行分析,获得轴承故障信息。利用小波包变换滤波方法提取轴承高频固有共振频带信号,对所提取的信号进行重构,滤除其中的干扰成分;对重构信号进行Hilbert包络谱解调,去除高频固有共振成分,获得轴承故障信息。通过对振动传感器采集的轴承径向振动信号分析,有效地获得了轴承故障特征,验证了理论方法的正确性。     

集成经验模态分解与相关峭度在滚动轴承故障诊断中的应用

船舶设备中的滚动轴承其振动信号成分复杂,故障信号易被背景噪声湮没,常规诊断方法难以有效提取轴承故障信息。为了从复杂的轴承振动信号中提取弱故障信号,将集成经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)应用到滚动轴承故障诊断中,并引入了相关峭度的定义,提出了一种新的滚动轴承故障特征提取方法。该方法首先利用EEMD将轴承振动信号分解为若干个分量信号,然后根据相关峭度最大原则选取分量信号,提取出滚动轴承的弱故障信号。通过对轴承内圈故障的仿真和实验研究验证了该方法的有效性。     

圆周振动筛轴承故障特征提取与诊断

针对圆周振动筛轴承故障信号经常淹没在振动筛自身的振动和冲击中,导致轴承故障特征难以提取的问题,提出采用包络分析法处理测试信号和诊断轴承故障的方法。利用加速度传感器采集圆周振动筛轴承正常工作和发生故障时的振动信号,再采用包络分析方法对振动信号进行处理并提取轴承的故障特征,从而识别出故障类型。通过实验分析了振动筛轴承故障的时域和频谱特征,得出轴承外圈频谱存在调制现象,而内圈频谱不存在调制现象,为轴承故障诊断提供了理论的技术支持和判断依据。     

基于小波变换和BP神经网络的滚动轴承故障信号诊断

旋转机械中,轴承作为必不可少重要零部件之一,在发生故障时,振动信号比较复杂,相对其它振动信号太弱,传统谱分析技术对滚动轴承的故障的分析不太理想。提出采用小波变换的方法来处理滚动轴承的故障振动信号,通过三层小波分析并提取了轴承故障信号的特征,然后利用提取的特征作为识别模型的输入,利用建立的BP神经网络对轴承故障信号进行诊断检测。实验结果表明该方法实现了对该轴承故障信号的有效分析。     

基于SVD和MOMEDA的薄壁轴承故障诊断

当柔性薄壁轴承工作时，受长短轴交替产生的冲击成分以及背景噪声的影响，很难从振动信号频谱中提取出故障频率。针对这问题，提出奇异值分解（SVD）与多点最优调整的最小熵解卷积(MOMEDA)相结合的柔性薄壁轴承故障特征提取方法。该方法用SVD算法对原始信号作降噪处理，获得重构信号，应用MOMEDA对重构信号进行增强，突出周期性故障脉冲，通过对处理后的信号进行频谱分析，从而提取出相应的故障频率。通过频谱中的主导频率与柔性薄壁轴承的故障特征频率的对比，可以判断故障位置，实现轴承的故障诊断。试验数据分析结果表明，该方法可以有效提取轴承内、外圈的故障频率。     

基于经验模态分解的瞬时相位分析方法的应用

提出了基于经验模态分解的瞬时相位分析的新方法。通过对振动信号作经验模态分解得到信号的固有模态函数，再求出各个固有模态函数的Hilbert变换，得到信号的瞬时相位．通过瞬时相位的傅里叶分析就可提取信号特征。介绍了该方法的基本原理，并应用于齿轮箱轴承的故障诊断研究，通过选取表征轴承故障的固有模态函数进行瞬时相位和傅里叶分析，就可提取轴承故障振动信号的特征。通过对轴承故障实验信号的分析．表明该方法能有效地诊断轴承的故障。     

基于Teager能量算子的改进MOMEDA方法在铁路轮对轴承故障诊断中的应用

铁道车辆轮对轴承在故障发展的早期阶段,其振动信号中故障冲击成分比较微弱,容易淹没在轮轨冲击的强背景噪声中,在根据多点峭度谱周期区间最大值选择时总是选出干扰噪声周期而非故障周期,导致所提取信号中包含的故障信息较少,难以识别轴承故障。针对这一问题,提出了基于Teager能量算子的改进MOMEDA方法,采用Teager能量算子增强原始信号的冲击性和周期性,确保MOMEDA算法选取到精确的故障周期,进而准确提取轴承故障信息,同时引入周期误差率指标,用于衡量实际周期偏离理论周期的程度。通过仿真信号与货车轮对轴承试验及高铁轴承试验的验证,可以发现该方法提取故障信息的准确性较传统方法有了很大提升。研究结果对提升现有铁路轴承故障识别的准确率具有一定的理论和应用价值。     

基于奇异值差分谱与改进包络分析的轴承故障特征提取

针对滚动轴承振动信号故障特征难以提取的问题,提出了一种基于奇异值差分谱与改进包络分析的轴承故障特征提取方法。首先,通过奇异值分解将原始轴承振动信号分解为一系列能够线性叠加的分量信号,利用故障特征分量和噪声分量在奇异值上的差异,根据奇异值差分谱的性质筛选出有效奇异值,选择包含故障特征的分量重构信号。针对奇异值分解去噪后仍存在残余噪声,采用改进包络分析,在频域中进一步去除重构信号中的残余噪声。最后对实测轴承信号进行分析,准确地提取到故障特征明显、故障频率突出的轴承故障信号,完成故障诊断。     

一种航空发动机中介轴承故障诊断方法

针对航空发动机中介轴承振动信号故障微弱,故障特征难提取的问题,提出了基于固有时间尺度分解(ITD)和近似熵(AE)结合随机森林(RF)的航空发动机中介轴承故障诊断方法。首先,利用航空发动机中介轴承试验台模拟并采集轴承在正常、外圈故障、滚动体故障三种状态下的振动信号;然后通过ITD方法将非平稳、非线性的中介轴承振动信号分解成一组固有旋转分量(PR),计算其近似熵;最后,将不同尺度的近似熵值作为特征向量,输入到随机森林分类器模型中进行分类识别与故障诊断。研究表明,该方法能有效提取出机匣表面振动信号中微弱的中介轴承振动故障信号特征,故障诊断准确率高,具有工程实用性。     

基于小波相关滤波法的滚动轴承早期故障诊断方法研究

目前基于小波分析的滚动轴承故障诊断方法研究已经很多,但是这些方法对于强噪声背景下的早期故障微弱信号特征提取效果并不理想。为此,提出了适用于强噪声背景的小波相关滤波滚动轴承早期故障诊断方法。该方法将小波相关滤波降噪方法和Hilbert包络细化谱分析相结合:对被测信号进行小波相关滤波降噪处理,对降噪处理后的高频段尺度域的小波系数进行Hilbert包络细化谱分析。该方法在滚动轴承的早期故障诊断中的试验结果表明,该方法与直接小波系数包络谱诊断方法相比,较大地增强了对滚动轴承早期故障诊断的能力,在强噪声背景下有效地提取出滚动轴承的早期故障频率。     

基于形态分量分析和包络谱的轴承故障诊断

滚动轴承出现局部损伤时,其振动信号往往由包含轴承自身振动的谐振分量、包含轴承故障信息的冲击分量及随机噪声分量构成。提出了基于形态分量分析和包络谱的滚动轴承故障诊断方法。该方法根据轴承振动信号中各组成成分的形态差异,利用改进的形态分量分析对滚动轴承故障振动信号中的谐振分量、冲击分量和噪声分量进行分离,然后对冲击分量进行Hilbert包络解调分析,根据包络谱诊断滚动轴承故障。算法仿真和应用实例表明,该方法能有效提取滚动轴承故障特征。     

基于LMD和阶次跟踪分析的滚动轴承故障诊断

变转速工况下的滚动轴承故障振动信号具有多分量调制以及故障特征频率受到转频调制的特点,从而导致故障特征提取困难。对此,将局部均值分解(local mean decomposition,简称LMD)与阶次跟踪分析相结合,提出了一种变转速工况下的滚动轴承故障诊断方法。首先,采用阶次跟踪采样将时域滚动轴承故障振动信号转换到角域;然后,对角域信号进行LMD分解得到若干个乘积函数(product function,简称PF)分量;最后,对各个PF分量的瞬时幅值进行频谱分析,判断滚动轴承的故障部位和类型。通过对滚动轴承实验故障振动信号的分析,结果表明该方法能有效地应用于变转速工况下的滚动轴承故障诊断。     

Bearing fault diagnosis based on an improved morphological filter

The extraction of repetitive impacts from vibration signals plays an essential role in bearing fault detection. Among different signal processing algorithms, morphological filter (MF) has attracted lots of attention because it could directly extract the geometric structure of the impulsive feature and only needs little computation. However, the conventional MF and some current improvements are based on the local optima of the raw signal to de-noise the noisy signal and its faulty feature extracting capability would be greatly affected by the noise. In this paper, a new improved MF algorithm is proposed to overcome such deficiency. Firstly, morphological gradient (MG) operator is selected in this paper due to its capability of picking up both positive and negative impulses. Then, based on the relationship between the defect induced impulse and a harmonic function with the resonant frequency, the harmonic waveform in a period is adopted to instruct the construction of structuring element (SE). The improved MF can obtain the fault feature from low SNR signals. The processing results of a simulation signal and two sets of experimental signals and a set of comparisons verify the effectiveness and robustness of the proposed method.     

基于连续小波灰度图的变速箱故障诊断

为了诊断汽车变速箱的周期性冲击故障，利用连续小波变换灰度图分别对正常和故障汽车变速箱振动信号进行了分析。结果发现，连续小波灰度图不仅能识别变速箱的正常与故障，准确提取出周期性冲击故障信息，而且能够非常直观形象地表达出信号的细微结果，并进一步显示出故障变速箱中同时存在的两种相同频率的故障信息，从多层次、多方位观察到了分析信号的细微变化。     

全矢EEMD在轴承故障诊断中的应用

实际工况中滚动轴承故障的振动信号为非线性,非平稳的信号。为了对滚动轴承的故障做出准确识别,根据轴承故障信号的特点,在此提出一种用全矢谱和EEMD相结合来提取故障特征指标,然后利用隐马尔科夫模型对滚动轴承故障进行分类的新方法。首先对实验得到的滚动轴承同源双通道振动信号进行EEMD分解,得到数个IMF分量,选取相关性较高的分量进行全矢融合。然后提取与故障类型相对应的故障特征频率下的幅值作为滚动轴承故障分类的指标,并利用HMM方法进行训练和识别,从而区分出不同的故障类型。最后,利用实验得到的轴承故障信号进行测试,实验结果表明,该方法可以对滚动轴承故障做出较为准确的识别。     

小波降噪在起重机声发射信号方面的应用

检测起重机械的方法主要是常规无损检测,但是这种常规方法一般不具备实时性特点,为了弥补这点缺陷,提出采用声发射技术来实现检测。在本次实验中搭载了试验系统,研究了起重机常用钢材Q235试件在不同缺陷条件下的声发射信号特性,同时运用有限元分析,小波分析来研究声发射信号和预制缺陷之间的关系,通过比较频谱和声发射参数,来获取有用的的缺陷信息。试验结果表明,可以根据波形的分析简要判断所检测试件的受损情况。     

基于压缩感知弱匹配追踪算法的信号特征提取

针对滚动轴承故障诊断中的特征提取问题,提出一种基于压缩感知弱匹配追踪算法的特征提取方法。针对轴承故障信号特征特点构建了一个由傅里叶字典和冲击时频字典组成的联合字典,作为弱匹配追踪算法中的过完备冗余原子库。进而利用改进的简化粒子群寻优算法在联合字典原子库中寻找最能匹配轴承故障信号特征的原子,实现故障信号的快速高效稀疏分解。在信号重构阶段提出了一种改进的阈值降噪策略,解决了软阈值降噪存在恒定偏差以及硬阈值降噪的不连续问题。对CWRU（Case Western Reserve University）轴承数据中心所提供的标准轴承故障信号和某钢厂滚动轴承实测信号进行了仿真,仿真结果验证了该方法的优越性。     

基于小波变换的滚动轴承内圈故障诊断

利用小波变换将滚动轴承故障振动加速度信号分解到不同尺度,对包含有故障特征频率的小波系数进行Hirbert变换解调,最后对解调后的信号进行频谱分析获取轴承故障特征信息.实例分析表明,利用小波变换进行滚动轴承内圈故障诊断具有良好的诊断效果.     

6205-2RS轴承内圈故障特征时频分析

分析6205-2RS轴承内圈故障时变信号,提取故障特征。通过对短时傅里叶变换与Wigner-Ville分布数值仿真实验比较,明确了短时傅里叶变换与Wigner-Ville分布的时频分析优缺点。针对非平稳轴承振动信号,利用短时傅里叶变换,结合Wigner-Ville分布进行了故障特征提取。通过提高短时傅里叶变换汉明窗点数,结合Wigner-Ville分布参数调整与轴承部件的旋转频率计算,给出了6205-2RS轴承内圈故障特征结果。该方法能较准确地诊断轴承内圈的故障现象。