独立分量分析在滚动轴承包络分析中的应用

提出了一种利用独立分量技术消除或有效抑制包络分析中强干扰对分析结果影响的方法.该方法首先用包络分析方法提取滚动轴承振动信号的包络波形,再通过独立分量分析实现各振源包络分量的分离去噪,最后对滚动轴承相关的包络分量进行包络谱分析,获得对滚动轴承故障在强干扰源存在下的准确结果.     

基于包络谱分析的滚动轴承故障诊断分析

介绍了包络谱分析方法的基本原理,它是一种基于滤波检波的振动信号处理方法,也是诊断设备零件损伤故障的一种有效的手段,尤其对初期故障和信噪比比较第的故障信号,识别能力很强。重点分析了包络谱分析方法在轴承故障诊断中的应用。通过对滚动轴承故障诊断的实例分析,验证了包络谱分析运用于诊断设备零件损伤故障所取得的效果。     

基于短时傅里叶变换的光时域反射计(OTDR)事件分析

论文研究了基于单边指数窗的短时傅里叶变换(又称Gabor变换)的光时域反射计(OTDR)事件分析算法。在分析信号模型中噪声的产生原理的基础上,简化了事件检测算法。提出应用Gabor变换和二元信号检测理论对OTDR数据进行事件检测。该算法在保证准确检测事件信息的基础上,提高了OTDR远端事件检测的能力,提高了算法的速度和效率。对实测数据的处理表明,该算法可以有效定位光纤中的事件信息,具有较强的应用价值。     

短时傅里叶变换的时频聚集性度量准则研究

为了使短时傅里叶变换(short time Fourier transform,简称STFT)获得良好的时频聚集性,必须根据信号的具体特点来选择窗长。分析了现有窗长选择准则的选择机理及其优缺点,发现归一化3阶Renyi熵准则与Stankovic准则一般只会取到窗长选择范围的最大值,并分析了出现这种问题的原因,而其他准则得到的也不是最优的窗长。提出了一种新的基于对数窗能量的窗长选择准则。对数窗能量与窗长是一种非线性关系,这显著区别于普通窗能量随窗长线性增长的特性,且其增长速度与窗型无关,并在短窗和长窗具有不同的增长速度,因而能够在短窗和长窗之间取得良好的折衷。提供了仿真信号和实际信号的处理实例,其结果证明对数窗能量准则使STFT获得了良好的时频聚集性,效果优于现有的窗长选择准则。     

基于ICA和小波变换的滚动轴承故障诊断方法研究

提出了结合独立分量分析(ICA)和小波变换进行滚动轴承故障诊断的方法。在设计的系统平台上,首先对冲击脉冲信号进行预处理,使信号较好地满足独立分量分析的前提条件。然后,应用独立分量快速算法分离故障轴承的冲击脉冲信号,通过小波快速算法完成信号重构,实现滚动轴承故障的识别。实验结果表明,利用独立分量分析方法提取的故障状态特征向量与小波快速算法相结合可以有效、准确地识别滚动轴承的故障信号。     

基于形态分量分析的希尔伯特变换在滚动轴承故障诊断中的应用

形态分量分析是一种基于信号形态多样性和信号稀疏表示的信号处理方法。滚动轴承故障信号具有振幅呈指数衰减与环境噪声大的特点。通过构建一个对冲击信号敏感的字典,利用形态分量分析对轴承故障信号的时域形态特征进行最优化稀疏表示,得到滚动轴承冲击信号。并对形态分量分析后的冲击信号进行希尔伯特变换,得到明确的故障特征频率及其倍频。仿真分析与实验结果表明：该方法具有良好的降噪功能,能够准确地提取滚动轴承故障信号中的早期冲击特征。     

基于快速傅里叶变换直流分量的土壤电阻率测量

提出一种新的土壤电阻率测量方法—快速傅里叶变换(FFT)直流分量法,研究了该方法所涉及的激励信号类型、测量信号的采集及处理、测量的精确度和稳定性验证等。首先分别分析了传统土壤电阻率测量方法采用直流供电和交流供电的益处和弊端,在此基础上,提出采用直流和交流组合波作为土壤的激励信号来克服传统测量方法的不足。然后,讨论了如何采用FFT直流分量法在频域上分离出测量信号中的直流分量。最后,设计了土壤电阻率测量系统。通过土壤导电模型电路实验确定了激励信号的直流分量、频率等参数的大小,并验证了系统的测量准确度。与传统测量方法做了对比实验,进一步验证了测量结果的稳定性。实验结果显示,模型电路电阻率的测量误差在1%以内,实际土壤电阻率测量数据的方差为0.42,表明用提出的方法测量土壤电阻率,测量结果准确性好,稳定性高。     

约束稳健独立分量分析在滚动轴承故障诊断中的应用

独立分量分析方法广泛应用于机械设备故障诊断领域。在稳健独立分量分析方法的基础上,结合故障特征频率先验信息,提出了一种约束稳健独立分量分析方法。该算法首先讨论了如何产生参考信号,然后定义了参考信号和期望信号的接近性度量函数,最后提出了改进的稳健独立分量对比函数。仿真和试验结果表明,该算法在收敛速度和计算精度方面都明显优于传统的Fast ICA算法。     

基于短时傅里叶变换的风机叶片裂纹损伤检测

风机叶片由于材料复杂性和结构不对称性,其振动信号表现出时变特点.将短时傅里叶变换(STFT)应用于风机叶片裂纹检测中,基于仿真信号以验证短时傅里叶变换处理时变信号的可行性,然后运用短时傅里叶变换分析叶片在健康状态及不同裂纹损伤状态下自由衰减振动信号及其变化规律,为叶片裂纹检测提供一种合理方法.     

基于阶次跟踪和经验模态分解的滚动轴承包络解调分析

针对齿轮箱升降速过程中振动信号非平稳的特点,将计算阶次跟踪方法与经验模态分解技术相结合,提出一种研究旋转机械瞬态信号故障诊断的分析方法。首先对齿轮箱启动时测得的振动信号进行时域采样,再对时域信号进行等角度重采样,将其转化为角域准平稳信号,然后对角域里的信号进行经验模态分解得到多个固有模态函数分量,最后对包含轴承故障信息的高频固有模态分量进行包络解调分析。结果显示：阶次跟踪技术能够有效地避免传统频谱方法所无法解决的“频率模糊”现象,将非平稳信号转化为准平稳信号;经验模态分解方法能够提取包含故障信息的固有模态分量,将两种方法相结合是对传统频谱分析法的有力补充,具有很广阔的应用前景。     

滚动轴承故障特征信息的自动提取方法研究

提出基于小波包分析和包络检测的滚动轴承故障特征信息的自动提取力法。根据滚动轴承的故障冲击能激起轴承座或其他机械零部件产生共振的特性，对轴承振动信号进行快速傅里叶变换FFT分析，在频谱图中自动识别高频共振频带。然后利用小波包分析可以在全频带内把信号分解到相邻的不同频带上的特性，对滚动轴承的振动信号进行小波包分解，自动提取共振频带上的信号并进行重构。最后，对重构后的信号进行包络检波，实现滚动轴承故障特征信息的自动提取。通过对实际滚动轴承振动信号的分析，发现这种方法能非常有效地检测和诊断滚动轴承的故障．     

滚动轴承弹性接触动态特性有限元分析

滚动轴承弹性滚动接触动态特性直接影响转子系统的精度及动态特性,针对滚动轴承弹性滚动接触动态特性问题,以深沟球轴承61914为例,在同时考虑内环、外环、滚珠及保持架变形的情况下,建立滚动轴承三维弹性滚动接触有限元模型,采用有限单元法计算滚动轴承在不同转速、径向力及轴向力等载荷工况下滚动轴承的接触应力及滚珠与内环的运动状态。结果表明,有限单元法能在满足高精度计算的情况下求解各种复杂工况下的滚动轴承动力学特性,为进一步研究滚动轴承弹性滚动接触动态特性提供有力的研究方法。     

分形维数及其在滚动轴承故障诊断中的应用

将分形维数用于刻划滚动轴承在不同故障状态下表现的非线性行为,进而对故障分类。试验结果表明,滚动轴承振动信号在不同故障状态下的分形维数是不同的,可以将分形维数作为识别滚动轴承故障的特征量。     

基于EMD与功率谱分析的滚动轴承故障诊断方法研究

针对西部油田大型设备故障信号的非线性、非平稳特征,提出一种基于经验模态分解方法EMD（empirical mode decomposition）和功率谱的分析方法。首先对滚动轴承振动信号进行经验模态分解,然后对分解后包含轴承故障特征信息的固有模态函数分量作功率谱分析,得到各分量的功率谱图,清晰直观显示出故障特征信号的功率谱,从混有背景信号和噪声的振动信号中提取轴承故障信息。由于EMD方法具有自适应特性,适宜于非线性、非平稳信号的分解,该方法应用于滚动轴承的故障振动信号分析中,结果表明,该方法能够突出滚动轴承振动信号的故障特征,从而提高滚动轴承故障诊断的准确性。     

阶次包络谱在轴承故障诊断中的应用

旋转机械的升降速过程包含丰富的状态信息,因而旋转机械的升降速过程对于旋转机械的故障诊断具有独特的价值.将常规的阶次分析技术与包络谱相结合,提出基于阶次包络谱的齿轮箱故障诊断方法.首先对齿轮箱升降速瞬态信号进行时域采样,再对时域信号实行等角度重采样,转化为角域平稳信号,最后对角域重采样信号进行包络谱分析,就可提取轴承的故障特征.通过对轴承内圈、外圈故障实验信号的分析,表明该方法能有效诊断轴承的故障.     

基于时频分布的行星齿轮箱滚动轴承故障诊断研究

齿轮箱滚动轴承缺陷的两个主要特征不仅与频率有关,而且与时间有着密切的关系.如果单从时域或者频域分析滚动轴承的故障信号,很难获得故障信号的特征全貌.使用时间和频率的联合函数来表示信号,将联合时频分析引入滚动轴承的故障诊断,进行信号分析,会更符合实际.文中结合实例对行星齿轮箱滚动轴承的各种振动信号进行分析,结果表明,通过对信号作伪Wigner-Ville分布(pseudo-Wigner-Ville distribution,PWD),能形象、直观地反映出轴承故障的时-频域信息,而且对故障信息具有较强的判别能力,得到比较理想的诊断结果,为机械振动的非平稳时变信号的分析提供了方便可行的手段.     

基于1 1／2维谱的滚动轴承故障诊断

提出了基于１１／２维谱的滚动轴承故障诊断新方法。１１／２维谱保留了信号的相位信息且能够有效抑制噪声。用１１／２维谱分析滚动轴承振动信号,可以提取由于二次相位耦合产生的非线性特征,识别故障模式。试验结果表明,这种方法能有效地诊断滚动轴承故障,且对初期故障很敏感。     

基于有限元法的数控机床主轴部件动态分析

采用多点约束方法模拟数控机床主轴部件中的轴承弹性支撑,建立主轴部件的有限元模型,正确反映主轴部件的装配关系.在有限元模型的基础上,根据实验得到的模态参数,选用振型叠加法求得主轴部件的瞬态响应,得到位移响应云纹图和曲线图,为结构改进指出方向.文中通过对机床主轴部件进行瞬态响应分析,得到其动态特性,为进一步提高其精度和转速提供理论依据.     

PARAMETERS OPTIMIZATION OF CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM AND ITS APPLICATION IN ACOUSTIC EMISSION SIGNAL ANALYSIS OF ROLLING BEARING

Morlet wavelet is suitable to extract the impulse components of mechanical fault signals. And thus its continuous wavelet transform (CWT) has been successfully used in the field of fault diagnosis. The principle of scale selection in CWT is discussed. Based on genetic algorithm,an opti-mization strategy for the waveform parameters of the mother wavelet is proposed with wavelet en-tropy as the optimization target. Based on the optimized waveform parameters,the wavelet scalogram is used to analyze the simulated acoustic emission (AE) signal and real AE signal of rolling bearing. The results indicate that the proposed method is useful and efficient to improve the quality of CWT.