小波包-双谱分析和Hilbert-双谱分析的滚动轴承故障诊断方法对比研究

滚动轴承故障诊断是机械故障检测中的一个重要方面. 为了提取滚动轴承微弱振动信号,给出了两种方法小波包-双谱分析法和Hilbert-双谱分析法,并就不同状况对两者进行了对比研究,结果表明,两者都克服了传统谱分析和普通双谱分析中不能充分体现故障信号的缺点.在高斯和非高斯噪声干扰很小时,前者优于后者;在高斯噪声干扰下,而前者更优于后者,在非高斯噪声干扰下,后者则无能为力,前者能够充分体现滚动轴承故障信息.所以小波包-双谱分析法为滚动轴承故障诊断提供了一种准确有效的方法.     

基于双谱分析的滚动轴承故障模式识别

当滚动轴承发生故障时,其产生的振动信号一般是包含较强噪声的非高斯和非线性信号。本文对高阶统计量方法用于滚动轴承故障特征提取进行了研究,提出了基于双谱估计的滚动轴承故障诊断方法。利用这种方法可以同时获得包含滚动轴承故障信号幅值和相位信息的双谱特征图谱。研究表明,双谱图谱可以有效地监测滚动轴承工作状态的模式,因而可以快速地识别滚动轴承不同的故障特征。     

基于双谱估计的轴承非线性振动信号模式识别

当滚动轴承发生故障时,其产生的振动信号一般是包含较强噪声的非高斯和非线性耦合信号.本文对把高阶统计量用于滚动轴承非线性振动信号特征模式识别的方法进行了研究,提出了基于双谱估计的滚动轴承故障诊断方法.利用这种方法可以同时获得包含滚动轴承故障信号幅值和相位耦合信息的双谱特征图谱.实验研究表明,利用双谱图谱中不同的非线性耦合其故障特征模式不同的特点,可以快速地识别轴承的工作状态.     

基于二值双谱和模糊聚类的风电轴承故障诊断

针对风电机组滚动轴承振动信号具有强噪声、非高斯、非线性及非平稳的特性,导致滚动轴承故障状态及故障位置难以确定的问题,提出了基于二值双谱和模糊聚类的风力发电机组滚动轴承故障诊断方法。首先,对振动信号进行双谱分析,获得其二值双谱特征;其次,以基于目标函数的模糊聚类方法,构造各类故障的目标模板;最后,按照最邻近准则设计分类器,以目标模板与测试样本之间的距离测度作为模式分类依据,对风电机组滚动轴承的故障位置进行判断。实验结果表明,该方法能有效诊断故障状态及故障位置,其诊断准确性高、稳定性好、计算量小、速度快,且以距离测度为故障判决依据,使诊断结果易于理解和解释、便于检验。     

AR双谱在减压阀故障诊断中的应用

双谱可以描述系统的非线性耦合,抑制高斯噪声和保留相位信息。当减压阀系统受到零均值的非高斯噪声干扰时,利用减压阀输出的位移信号建立AR时间序列模型,通过AR双谱进行减压阀故障诊断。结果表明在相同的液压压力下,减压阀在正常工作和出现故障时的双谱存在明显差异,双谱表现出了不同的特征;对于同一实验组,在不同的液压压力下减压阀的双谱特征有略微变化,液压压力对减压阀的故障诊断影响不大,这样有助于在实际应用中对减压阀做出快速诊断。理论和实验说明了双谱分析是实现液压元件故障检测的有效方法之一。     

基于双谱能量算子的碰摩转子故障特征提取

双谱分析能够有效地抑制信号中的高斯噪声,准确地分析信号中存在的二次相位耦合成分.但是,传统的双谱分析方法对于转子全周碰摩故障,尤其是早期碰摩故障,存在丢失信息的问题,无法区分正常转子与碰摩转子,诊断能力较弱.为此,基于双通道矢量谱的概念,提出了双谱能量法,并应用于碰摩转子故障的特征提取.实验结果表明,基于双谱能量的碰摩故障特征提取方法继承了双谱的优良特性,能够更加全面、准确地判别早期碰摩故障,是处理碰摩转子非线性信息的一种有效方法.     

基于双谱的滚动轴承非线性耦合特征提取与故障分类

通过双谱提取滚动轴承故障信息,对其非线性耦合现象进行分析,讨论了不同速度和载荷下双谱幅值图和峰值图的识别效果,提出一种双谱和BP神经网络相结合的故障分类方法.以滚动轴承的双谱能量分布作为滚动轴承故障特征输入,以BP神经网络作为分类器,成功地对滚动轴承4种不同的故障进行了分类.研究表明:速度对双谱的影响要大于载荷.结合双谱和神经网络对滚动轴承不同故障类型进行分类方法有效.     

应用EMD和双谱分析的故障特征提取方法

针对传统双谱分析从理论上仅能抑制高斯噪声,但对非高斯噪声无能为力的不足,提出了一种利用经验模式分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和双谱分析的故障特征提取方法,并应用于滚动轴承故障诊断中。首先,对信号进行EMD分解;其次,利用能量相关法去除EMD分解过程中出现的伪本征模态分量(intrinsic mode function,简称IMF);最后,对得到的真实IMF进行双谱分析提取故障特征。仿真和实验结果表明,所提出的方法优于功率谱分析和传统双谱分析,能够更有效地提取强噪声背景下的机械故障特征信息,为滚动轴承的故障特征提取提供了一种新的方法。     

小波域双谱分析方法在故障诊断中的应用

针对双谱分析不能抑制非高斯噪声缺点以及小波阈值消噪法没有统一的阈值选取标准的不足,利用小波包多分辨率分解技术,将小波包与双谱结合,给出了小波域双谱分析方法,该法不但有效抑制噪声和其他高频成分的干扰,反映故障特征,而且避开了小波阈值法消噪存在的不足。     

轴承组件非线性特征的研究

本文通过对一个轴承组件结构在预载和非预载情况下所进行的动态试验,发现轴承组件在这两种情况下具有不同的非线性特征。文中阐述了非线性系统的双谱分析、细化双谱分析等方法,给出双谱的快速估算公式,并利用双谱和细化双谱对轴承组件的试验结果进行分析,得到一些有关轴承组件动态特笥的重要结论。