基于EMD和FFT的齿轮箱故障诊断

提出了一种基于小波包分析(WPA),经验模态分解(EMD)和快速傅里叶变换(FFT)的齿轮箱故障诊断方法,此方法适合于非线性非稳态信号的自适应分析.首先运用WPA对采集的齿轮箱振动信号进行分解可得到不同频率的子频带;然后对各子频带信号进行EMD,从而得到一定数量的本征模态函数(IMF);最后选取特定的IMF,对其作FFT可得到相应的功率谱,从而提取齿轮箱故障特征频率,进而对齿轮箱故障模式进行识别和诊断.分析结果表明本文所提议的方法能有效地检测出齿轮箱故障特征频率.     

基于VMD-HHT方法的水电机组启动过渡过程振动信号分析研究

为了解决水电机组启动过渡过程振动信号特征频率提取困难问题,采用一种较新的处理非线性非平稳信号自适应方法---变分模态分解（VMD）,并用于葛洲坝某台机组启动过渡过程振动信号分析。通过Hilbert-Huang（HHT）变换对VMD分解得到的各固有模态函数（IMF）进行瞬时频率计算,得出相应Hilbert谱图,并将结果与经验模态分解（EMD）方法进行对比。结果表明：经VMD分解后,机组启动过渡过程振动信号各分量频率变化与机组转速时变规律吻合良好,能够有效提取特征频率,较EMD具有更好的自适应性,分析结果更加准确有效,能够更好的揭示水电机组过渡过程信号中的振动规律。     

基于EEMD结合二次小波包降噪的齿轮箱故障诊断

针对齿轮箱振动信号信噪比低、故障识别精确度不高等问题,提出了聚合经验模态分解(EEMD)结合小波包二次降噪的故障诊断方法.首先,对采集到的原始信号进行小波包降噪并重构;再对第一次降噪后的信号进行EEMD分解,得到一系列的固有模态函数(IMF);并计算分解得到的每个IMF与第一次降噪后信号的相关系数,从而确定二次降噪的IMF有效集;然后,通过选择不同消失矩的db系小波,对筛选出的IMF进行二次降噪;最后,将二次降噪之后的IMF进行重构,提取特征向量输入到BP神经网络,识别齿轮箱的故障类型和位置.测试结果表明,此二次降噪方法用于齿轮箱故障诊断,识别准确率更高,在神经网络训练和测试中耗时更短.     

基于改进EMD频率族分离法的齿轮磨损故障诊断

针对齿轮磨损故障信号非平稳性的特点,提出一种基于改进经验模态分解(EMD)频率族分离的齿轮磨损故障诊断方法。该方法采用改进经验模态分解方法将齿轮磨损振动信号分解成若干阶表征齿轮自身信息的固有模态函数(IMF),各阶IMF对应齿轮箱振动信号的各个频率族,通过对各频率族分量的分析来提取齿轮磨损振动信号的故障特征。仿真分析表明该方法能有效应用于齿轮故障分析,试验研究证明了基于改进EMD的频率族分离法能够有效地提取齿轮磨损故障特征信息。     

基于CEEMDAN-TQWT方法的变压器局部放电信号降噪

针对传统方法处理局部放电信号时存在振荡明显、消噪不彻底等问题,采用基于自适应白噪声完备集成经验模态分解（complete ensemble empirical model decomposition with adaptive noise,CEEMDAN）与可调品质因子小波变换（tunableQ-factorwavelettransform,TQWT）相结合的方法对局部放电信号进行消噪处理。采用CEEMDAN将含噪变压器局部放电信号分解成多个固有模态函数（intrinsic mode function,IMF）分量,并利用相关系数判断IMF分量与原始信号的相关度。将弱相关者视为劣质IMF,对其进行TQWT分解,利用能量占比与峭度指标来筛选小波子带,提取IMF的有效细节信息,进行TQWT逆变换,从而得到新的IMF分量;将强相关者视为优质IMF,与变换后的新IMF分量共同进行信号重构,得到消噪结果。仿真及实测信号分析验证了该方法的有效性和实用性,相比传统的经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）方法,仿真信号经所提方法去噪后的波形失真百分比下降了44...     

基于Hilbert-Huang变换的提升机齿轮箱故障诊断研究

Hilbert-Huang变换是用经验模式分解方法(EMD)将信号分解为有限个固有模态函数(IMF),然后再利用Hilbert变换获得时频分布特征的分析方法.介绍了该方法的基本原理,并将Hilbert-Huang变换应用于齿轮箱的故障诊断中,对IMF分量进行边际谱分析,并判断齿轮的故障.研究结果表明,Hilbert-Huang变换是一种有效的齿轮箱故障诊断方法.     

EMD与同态滤波解调在滚动轴承故障诊断中的应用

根据滚动轴承的振动故障特征,介绍了一种新的基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与同态滤波解调相结合的滚动轴承故障诊断方法.EMD可将轴承故障信号分解成若干个IMFs(Intrinsic Mode Functions),各个IMF突出了原始信号的某些局部特征.再对某些IMFs有针对性地进行同态滤波解调,提取了轴承内圈故障特征频率,诊断出轴承内圈严重磨损故障.同时,为更突出同态滤波解调方法的优越性,与Hilbert包络进行了对比分析.仿真与应用结果表明,同态滤波解调方法要优于Hilbert包络法.     

基于EMD与ICA的污泥回流泵故障诊断

针对污泥回流泵振动信号易受噪声污染、故障特征提取困难的问题,提出基于经验模态分解(EMD)与独立成分分析(ICA)的故障诊断方法。首先,将振动信号进行EMD分解得到一系列本征模态函数(IMF)。然后,对各个本征模态函数进行主成分分析,选取满足贡献累加值的分量重构信号,并与原信号组成矩阵进行ICA解混处理。最后,将处理后的数据进行Hilbert变换与频谱分析,通过对比处理后的正常信号与故障信号的特征频率差异,实现污泥回流泵的故障诊断。实验结果表明,本文所提出的故障诊断方法能够有效降低噪声干扰,准确提取出故障特征并实现故障诊断的目的。     

基于Hilbert-Huang变换的语音信号共振峰频率估计

由快速傅里叶变换（FFT）初步估计出的语音信号的各阶共振峰频率确定相应带通滤波器的参数，并用该参数对语音信号作滤波处理，对滤波后的信号进行经验模态分解（EMD）得到一族固有模态函数（IMF），按能量最大原则确定出含有共振峰频率的IMF，计算出该IMF的瞬时频率和Hilbert谱即得到语音信号的共振峰频率参数.实验结果表明，与传统方法相比，该方法无须对语音信号进行分帧截断，提高了语音信号共振峰频率估计的时频分辨率和准确性，能够更精确地反映共振峰频率随时间的快速变化.     

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.     

Diagnosis of Gearbox Typical Fault in Rolling Mills Based on the Wavelet Packets Technology

The early impulse fault diagnosis of the gearbox in rolling mills is often difficult and labour intensive because the gearbox of that high speed machine is multi-shafting transmission system, in which many gearsets and rolling bears work together at the same time and there are much complex frequency structure and various disturb. A new time-frequency method based on the wavelet packets technique was developed and used to extract the impact feature from signals collected from faulty data of one rolling mills gearbox. The method improves the signal to noise ration so that results obtained using this method represents features with fine resolution in both low-frequency and the high frequency bands. The results of analysis indicate the validity and the practicability of the method proposed here.     

Diagnosis of Gearbox Typical Fault in Rolling Mills Based on the Wavelet Packets Technology

The early impulse fault diagnosis of the gearbox in rolling mills is often difficult and labour intensive because the gearbox of that high speed machine is multi-shafting transmission system,in which many gearsets and rolling bears work together at the same time and there are much complex frequency structure and various disturb.A new time-frequency method based on the wavelet packets technique was developed and used to extract the impact feature from signals collected from faulty data of one rolling mills gearbox.The method improves the signal to noise ration so that results obtained using this method represents features with fine resolution in both low-frequency and the high frequency bands.The results of analysis indicate the validity and the practicability of the method proposed here.     

基于小波分形理论的工程车辆时域载荷信号降噪方法

分析了工程车辆传动系零部件的时域载荷信号的噪声特点,提出了一种基于小波和分形理论的信号降噪方法。采用小波方法对实测的时域载荷信号进行了三尺度分解,计算了分解后的各层信号的关联维数,依据关联维数的变化规律判断是否存在噪声。以轮式装载机传动法兰的实测载荷信号为例进行了降噪应用研究。结果表明,提出的小波分形联合降噪方法可以根据信号不同频率段内含有的噪声特点进行降噪处理,解决了在小波阈值降噪中如何有效选择阈值的问题。     

经验模态分解效果与信号频率振幅的关系

利用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,简称EMD)方法对由两个正弦线性叠加而成的信号进行分离处理,研究正弦信号的频率和振幅对EMD分离效果的影响.通过多组实验得出,两正弦信号的频率相差越大或振幅相差越小,EMD分离效果越明显.     

A Fault Diagnosis Approach for Broken Rotor Bars Based on EMD and Envelope Analysis

Empirical Mode Decomposition （EMD） used to deal with non-linear and non-stable signals, is a time-frequency analytical method that has been developed recently. In this paper the EMD method is used to filter the noise from the stator current signal that arises when rotor bars break. Then a Hilbert Transform is used to extract the envelope from the filtered signal. With the EMD method again, the frequency band containing the fault characteristic-frequency components, 2sf, can be extracted from the signal＇s envelope. The last step is to use a Fast Fourier Transform （FFT） method to extract the fault characteristic frequency. This frequency can be detected in actual data from a faulty motor, as shown by example. Compared to the Extend Park Vector method this method is proved to be more sensitive under light motor load.     

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.     

Rolling element bearing instantaneous rotational frequency estimation based on EMD soft-thresholding denoising and instantaneous fault characteristic frequency

The accurate estimation of the rolling element bearing instantaneous rotational frequency(IRF) is the key capability of the order tracking method based on time-frequency analysis. The rolling element bearing IRF can be accurately estimated according to the instantaneous fault characteristic frequency(IFCF). However, in an environment with a low signal-to-noise ratio(SNR), e.g., an incipient fault or function at a low speed, the signal contains strong background noise that seriously affects the effectiveness of the aforementioned method. An algorithm of signal preprocessing based on empirical mode decomposition(EMD) and wavelet shrinkage was proposed in this work. Compared with EMD denoising by the cross-correlation coefficient and kurtosis(CCK) criterion, the method of EMD soft-thresholding(ST) denoising can ensure the integrity of the signal, improve the SNR, and highlight fault features. The effectiveness of the algorithm for rolling element bearing IRF estimation by EMD ST denoising and the IFCF was validated by both simulated and experimental bearing vibration signals at a low SNR.     

调制故障源信号盲分离的经验模态分解法

针对非线性、非稳态、含噪原始信号混合且混合信号数目小于源信号数目的旋转机械调制故障源信号盲分离问题，提出了一种基于经验模态分解(EMD)和主成分分析(PCA)相结合的方法.对混合信号进行经验模态分解提取嵌入在信号中的所有振荡模式，应用主成分分析方法对所提取的模式进行共性分析，得到模式中的主要成分.利用该方法对仿真数据和两通道滚动轴承加速度振动数据进行了分析，结果表明，该方法能够有效突出旋转机械的故障特征频率成分，避免了误诊断，且适用范围优于独立分量分析方法.     

一种基于支持向量回归机的经验模态分解方法

经典经验模态分解中采用基于曲线参数插值拟合局部均值曲线,该类方法对参加拟合的极值点很敏感,若出现干扰的异常极值点或得不到真实的极值点,将导致分解结果失真或产生模态混叠.提出一种基于支持向量回归机拟合局部均值曲线的经验模态分解方法,即利用序列的极值点训练支持向量回归机拟合局部均值曲线代替传统的曲线参数插值.实验表明,与经典算法相比,该方法具有更好的频率分辨率,对采样频率不敏感且能克服微弱高频间断信号的干扰,有效解决Hilbert-Huang变换中存在的模态混叠问题.     

齿轮箱故障诊断中的正交匹配追踪算法

为通过齿轮箱的振动信号进行故障诊断,应用正交匹配追踪算法对振动信号进行处理.齿轮箱的振动信号包含了齿轮箱运行状态特征,但同时也掺杂了大量噪声信号,总体呈现出非平稳性.齿轮箱故障诊断的关键是从齿轮箱的振动信号中剔除冗余信息,用少量特征信息准确的表达信号,完成对信号中故障特征的提取.传统的频域分析法,只能从频域图上定性的判断故障,无法做到定量判断.正交匹配追踪算法是一种定量提取特征的方法,在傅里叶正交基下对振动信号进行时域向频域的映射,在频域上定量的得到主要特征,再根据主成分分析思想,提取出3组主要特征点,将已知故障分类的信号特征与待检测信号的特征进行对比,通过频域的位置和幅值的两次比较,判断故障状态,实验证明该方法可以准确的判断出齿轮箱从正常状态到100%磨损的5个不同形态的特征,完成对齿轮箱的故障诊断和分类.