用于滚动轴承转频估计的EMD软阈值降噪算法

针对经验模式分解(EMD)互相关系数-峭度准则降噪方法与小波阈值降噪方法的不足,提出EMD与小波软阈值降噪相结合的降噪方法.该方法主要包括以下4部分:1)对原始信号进行EMD分解得到固有模态函数(IMF)的集合;2)计算各个IMF与原始信号的互相关系数以及各IMF的峭度值;3)利用互相关系数-峭度准则选择需要降噪的IMF以及需要剔除的IMF;4)对选定的IMF进行阈值降噪后与剩余的IMF相加重构信号.利用仿真和实测的故障轴承信号对所提出算法以及EMD互相关系数-峭度准则降噪方法进行对比验证.结果表明:采用EMD软阈值降噪方法比采用EMD互相关系数-峭度准则降噪方法对信号进行预处理,更能确保轴承振动信号的完整性,突出信号的故障特征,降低瞬时转频估计的误差.     

基于CEEMDAN-改进小波阈值的水工结构振动信号联合降噪方法

针对水工结构在泄流激励作用下动力响应信号被噪声淹没的实际问题,提出一种基于自适应噪声的完整集成经验模态分解(CEEMDAN)和改进小波阈值函数联合降噪的方法。对水工结构振动信号先进行CEEMDAN分解,将信号分解成一系列固有模态(IMF)分量,运用自相关函数和互相关系数剔除无效IMF分量,实现振动信号的初次降噪;再利用改进小波阈值函数对含有主要振动信息的IMF分量进行降噪处理,实现含噪信号的二次降噪;最后,将包含主要结构振动信息的IMF分量和残量进行信号重构,得到降噪后的振动信号。通过数值仿真分析,发现CEEMDAN-改进小波阈值联合降噪后信号(10%噪声水平)的信噪比从20.21提升到23.54,均方根误差从0.19降低到0.09,验证了联合降噪具有更高的信噪比和更低的均方根误差,更为接近纯净信号。结合国内某水电站导墙实测数据,运用该方法进行降噪分析,结果表明该方法具有较好的降噪性能和应用前景,可为水工结构流激振动安全诊断提供有效依据。     

基于奇异值分解和经验模态分解的航空发动机健康信号降噪

提出了一种基于奇异值分解(Singular value decomposition,SVD)和经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)的信号降噪方法。首先采用EMD方法对原始信号进行分解并提取出信号趋势分量。然后对信号剩余部分采用SVD方法降噪,并根据奇异值差分谱方法自适应选择奇异值进行信号重构。最后将重构后的信号与趋势分量叠加得到最终的降噪信号。采用该方法对模拟信号和实际航空发动机健康信号进行了降噪试验,结果表明:该方法能够准确地选择用于重构信号的奇异值,并能够有效地去除信号噪声。     

基于Teager能量算子和EEMD的滚动轴承故障诊断方法

针对应用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)方法难以提取强噪声背景下滚动轴承微弱故障特征的问题,提出了将最小熵反褶积(minimum entropy deconvolution,MED)和小波阈值去噪与EEMD相结合的改进方法.先采用MED对滚动轴承振动信号降噪,增强冲击特征;然后利用基于EEMD的小波阈值去噪方法处理降噪后信号得到一组固有模态分量(intrinsic mode function,IMF),并依据相关系数准则剔除虚假分量;对重构后信号进行Teager能量算子解调分析,提取其微弱故障特征.通过仿真信号和实验台信号验证了该改进方法的有效性.     

改进的EEMD算法及其在多项流检测中的应用

针对应用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)方法难以提取强噪声背景下滚动轴承微弱故障特征的问题,提出了将最小熵反褶积(minimum entropy deconvolution,MED)和小波阈值去噪与EEMD相结合的改进方法. 先采用MED对滚动轴承振动信号降噪,增强冲击特征;然后利用基于EEMD的小波阈值去噪方法处理降噪后信号得到一组固有模态分量(intrinsic mode function,IMF),并依据相关系数准则剔除虚假分量;对重构后信号进行Teager能量算子解调分析,提取其微弱故障特征. 通过仿真信号和实验台信号验证了该改进方法的有效性.

     

基于改进EMD和滑动峰态算法的滚棒轴承声发射信号故障特征提取

采用小波包对滚棒轴承声发射信号降噪,对降噪后的信号进行经验模式分解,选取特定本征模分量,采用滑动峰态算法提取其中的冲击分量,即提取滚棒轴承声发射信号的故障特征分量。改进的EMD方法剔除了某些虚假本征模分量,更准确地表征原始信号。通过仿真信号验证,成功提取了混合信号中的冲击分量,证明了该方法对冲击信号提取的有效性。对外圈故障的滚棒轴承声发射信号进行分析,滚棒轴承的故障特征频率及其倍频明显,对轴承故障的诊断具有重要的意义并可推广到航空发动机主轴轴承的故障诊断。     

小波和S-G的改进算法及混沌降噪应用

为降低混沌信号中常见的白噪声及脉冲噪声,提出了改进的小波阈值降噪与S-G(Savitzky-Golay)滤波相结合的方法。小波基函数和分解层数对降噪效果有着重要影响,为取得更好的降噪效果,采用逐层确定最优基小波和分解层数自适应确定方法,并给出了各层阈值的选取方法,最后将改进的加权法应用于S-G小波去噪方法以恢复高频分量中部分有用信号。利用该方法对Lorenz混沌时间序列及实测机械式混沌振动信号进行了去噪研究,结果表明所提方法能将混沌信号信噪比提高近1 d B,自相关函数值提高0.01,是一种有效的混沌信号降噪新方法。     

基于EEMD降噪与非抽样提升小波包的滚动轴承故障诊断方法

针对传统小波包在诊断滚动轴承隐含故障中存在频率混叠、精度不高等问题,提出一种基于集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)降噪与非抽样提升小波包相融合的故障诊断方法.首先利用EEMD方法分解原始故障信号得到多个本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量,然后计算各个IMF分量与原始信号间的相关系数,并与设置的相关系数阈值相比较,将小于阈值的IMF分量视为伪分量予以剔除; 对剩余的IMF分量采用峭度准则再次筛选最优IMF分量进行重构,进而实现降噪目的.为了避免传统小波包因采取抽样运算方式导致频率混叠情况,文中采用非抽样运算的提升小波包来分解降噪信号,并采用Hilbert变换进行包络解调分析得到滚动轴承的故障位置.仿真实验和滚动轴承内圈故障应用实例表明:采用EEMD分解原始故障信号,结合相关系数-峭度准则,达到了很好的降噪效果; 采用非抽样提升小波包比传统小波包具有更高的故障诊断精度,且不存在频率混叠问题.     

经验模态分解在电力绝缘气体SF6红外光谱去噪中的应用

经验模态分解(EMD)是以信号极值特征尺度为度量的时空滤波器,它充分保留了信号本身的非线性和非平稳特征,在信号去噪中具有较大的优势。本文以电力绝缘气体SF6为研究对象,在介绍E MD分解方法的基础上,首先对含噪的SF6光谱信号做EMD分解,得到各阶本征模态函数(IMF),然后对高频的IMF分量用阈值法进行处理,把经过阈值处理后的高频I MF分量与低频IMF分量叠加重构得到去噪后的信号。分析了在不同噪声水平上与小波阈值去噪方法的处理效果。实验结果表明EMD阈值去噪法有效地去除了噪声,较好地保留了光谱的细节信息,与小波阈值去噪方法相比较具有自适应的优势。     

基于EMD和小波包降噪的压力管道微泄漏源定位研究

为实现对压力管道裂纹微泄漏源的声发射信号降噪处理与准确定位,采用经验模态分解(EMD)和小波包变换相结合的方法对微泄漏源声发射信号进行降噪处理。结果表明,该方法能够很好地解决连续型声发射信号降噪问题。该方法首先对泄漏源声发射信号进行EMD分解,细化泄漏源信号中掺杂的高频背景噪声,然后根据EMD分解产生的各个固有模态函数(IMF)与原信号相关程度确定主要包含泄漏源信号特征的各IMF分量进行EMD重构,并进行小波包降噪,以进一步削弱背景高频噪声的干扰,最后对降噪并重构后的信号进行互相关计算,实现对压力管道微泄漏源的精确定位。     

基于热电联产的汽轮机组油膜振荡故障诊断系统设计

常规振荡故障诊断系统,采集振荡信号噪声较大,导致诊断的故障类别信任度较低.针对这一问题,提出基于热电联产的汽轮机组油膜振荡故障诊断系统.耦合热电联产生产方式,循环汽轮机组多余排汽,通过排汽热量增加系统发电量完成硬件设计;采用小波包降噪算法,消除采集振荡信号噪声,分解信号各个时刻和频带,排序频带内时域子信号能量值,构成故...     

基于最小熵解卷积与稀疏分解的滚动轴承微弱故障特征提取

针对滚动轴承早期故障难以提取和最大相关峭度解卷积（maxim correlated kurtosis deconvolution,MCKD）降噪效果受滤波器长度L的影响,提出了基于互补集合经验模态分解（complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD）和自适应最大相关峭度解卷积相结合的故障特征提取方法（CEEMD-AMCKD）.首先,利用CEEMD将信号分解得到一组固有模态分量,利用峭度值筛选出冲击成分明显的分量;然后,以排列熵值为标准,运用步长搜寻法确定最佳的MCKD滤波器长度,对前面筛选出的分量进行降噪处理;最后,将降噪后的分量及其他分量进行信号重构并根据包络功率谱提取故障特征频率.通过仿真和试验验证了该方法的有效性.

     

基于匹配追踪的快速独立分析方法在轴承复合故障盲源分离中的应用

针对强噪声干扰下轴承复合故障信号难于提取分离的问题,提出基于匹配追踪的快速独立分析方法.首先,通过基于Gabor原子的匹配追踪方法对单通道故障信号进行降噪处理;然后,根据终止条件的不同数值条件得出多组重构信号,组成多组信号,实现信号升维;最后,通过快速独立分析方法对降噪处理后的复合故障信号进行盲分离.实验数据分析结果表明:所提方法具有可行性和有效性,为强噪声干扰下的复合故障信号分离与提取提供了一种方法.     

基于EEMD的ICNN故障诊断方法

针对轴承微弱故障特征提取困难和故障诊断准确率低等问题,提出一种基于集合经验模态分解的改进卷积神经网络的故障诊断方法。首先,利用集合经验模态分解(EEMD)对信号进行降噪等预处理,并将预处理后的信号转换为二维信号;其次,为了解决数据特征不确定性和卷积神经网络(CNN)内部参数爆炸的问题,在CNN的卷积层和池化层之间增加批量归一化层进行标准化处理,得到改进的卷积神经网络(ICNN);最后,以风电机组轴承微弱故障数据集为例,验证了所提方法相较于其他诊断方法更具有优越性,能够有效提取故障特征,具有较高的准确率和诊断效率。     

MCKD-Teager能量算子结合LSTM的滚动轴承故障诊断

为解决滚动轴承故障时产生的信号具有强背景噪声而导致弱周期冲击特征难提取,以及在对轴承故障模式进行智能诊断时一般的诊断模型对故障振动信号的时序特征识别效果不强这两大问题,提出一种基于最大相关峭度解卷积(MCKD)、Teager能量算子和长短期记忆网络(LSTM)的故障诊断方法。使用MCKD算法对滚动轴承振动信号进行降噪处理,提取出信号中被噪声掩盖的周期冲击特征,并利用Teager能量算子检测信号的瞬态冲击,得到Teager能量序列;将结果分为训练集和测试集,将训练集输入到建立的LSTM故障诊断模型中进行学习,不断更新网络参数并提取出时间维度的特征信息;将训练好参数的LSTM模型应用于测试集,输出故障诊断结果。实验结果表明,提出的方法以端到端模式可以一次性诊断多种类型、尺寸的故障,具有很高的识别精度,是一种可以有效利用强背景噪声信号中时序特征的故障诊断方法。     

基于经验模态分解和支持向量机的传感器故障诊断方法

提出了一种基于经验模式分解（EMD）和支持向量机（SVM）的传感器故障诊断方法,该方法对传感器输出信号进行经验模态分解,将其分解为若干个固有模态函数（IMF）,对每个IMF通过一定的削减算法增强故障特征,然后计算每个IMF和残余项的能量以及整个信号的削减比作为特征向量,以此作为输入来建立支持向量多分类机,判断传感器的故障类型。通过压力传感器的故障诊断结果表明,该方法能有效的应用于传感器的故障诊断中。     

基于EMD和SVM的传感器故障诊断方法

为了解决自确认压力传感器的故障诊断问题,提出了一种基于经验模式分解(EMD)和支持向量机(SVM)的传感器故障诊断方法,该方法对传感器输出信号进行经验模态分解,将其分解为若干个固有模态函数(IMF),对每个IMF通过一定的削减算法增强故障特征,然后计算每个IMF和残余项的能量以及整个信号的削减比作为特征向量,以此作为输入来建立支持向量多分类机,判断传感器的故障类型.通过压力传感器的故障诊断结果表明,该方法能有效的应用于传感器的故障诊断中.     

EMD遗传神经网络方法

针对BP(back propagation)神经网络搜索速度慢、容易陷入局部最小的缺陷,提出了经验模态分解(EMD)遗传神经网络方法,首先用对带噪的信号进行分解,得到信号的各阶本征模函数分量,每个本征模函数分量对应着一个能量不同的频段,即一种故障特征,将各频段能量的特征向量作为优化神经网络的输入样本;其次用遗传算法对神经网络的初始权值和阈值进行优化.利用EMD遗传神经网络方法对滚动轴承多类故障信号进行分析,可提高故障识别能力.     

基于LMD-SVD的微震信号降噪方法研究

作为一种3维、实时的监测手段,微震监测通过分析岩体破裂产生的微震信号,评估工程岩体的稳定性,为工程建设和人员安全提供预警。然而,工程现场情况复杂,采集微震信号时通常会混入一定程度的噪声,影响后续微震信号的分析工作。针对这一问题,提出一种基于局部均值分解（local mean decomposition,LMD）和奇异值分解（singular value decomposition,SVD）的LMD-SVD联合降噪法以降低噪声干扰。该方法首先使用LMD分解,获得一系列由高频到低频分布的乘积函数（product functions,PF）;通过计算原始信号与各个PF分量之间的相关系数,确定含噪信号与有效信号之间的分界位置,将分界分量之前的分量剔除,实现初步降噪。然后,针对LMD分解结果中的残留噪声,使用SVD法,以加权能量贡献率（percent of contribution to total energy,PCTE）作为奇异值阶数的确定方法,对分界PF分量进行降噪处理,实现二次滤波。通过上述处理,最终实现微震信号降噪。在仿真实验中,对于同一带噪的Ricker子波,分别使用经验模态分解（empirical mode decomposition, EMD）、LMD、LMD-SVD这3种方法进行降噪处理。其降噪前后信号的信噪比、波形图及频谱图对比结果表明LMD-SVD是一种更好的降噪方法。此外,对于白鹤滩水电站左岸地下厂房的微震监测系统所采集的信号,运用LMD-SVD对含噪微震信号进行降噪处理,表明本文方法能够有效地去除微震信号中的高频噪声,为后续微震分析工作提供帮助。     

基于HHT的涡街流量计脉动流噪声去除方法研究

采用了Hilbert-Huang变换(HHT)的方法对去除涡街计脉动流噪声进行了研究。首先运用EMD尺度滤波方式对涡街计脉动流噪声进行滤波去噪。然后,将EMD尺度滤波结果和小波阈值运用于涡街计脉动流噪声去除的结果进行了对比,离线仿真结果表明,EMD尺度滤波去噪和小波阈值去噪都能达到较好的效果,但是前者更加简便,完全是自适应的,这也为涡街信号处理提供了一种新的滤波去噪的有效方法。