匹配追踪方法在故障诊断中的应用研究

匹配追踪法可将信号分解成一系列时频原子的线性组合,并在每次分解前自适应地初始化时频原子的参数。本文研究了匹配追踪的原理和方法,并将匹配追踪后的分解结果与Wigner分布相结合,得到了具有高分辨率的自适应时频分布。通过仿真算例将该法与Wigner分布、小波包变换,短时傅立叶变换的结果相比较,验证了该方法的优越性。最后,将该方法应用于轴承的故障诊断,结果表明,本文方法用于故障诊断的特征提取是有效的。     

基于小波分析的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障的非平稳振动信号,提出了一种结合峭度和小波函数的时-频分析方法.该分析方法应用Matlab软件对包含滚动轴承故障信息的信号进行了小波分解和重构,并通过Hilbert变换进行了解调和细化频谱分析.实验结果显示,该分析方法可以有效地把轴承中的故障信息成分检测出来,从而快速地判断出轴承的故障类型.     

基于双树复小波与完全集合经验模态分解的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承振动信号故障特征不易提取的问题,提出了基于双树复小波与完全集合经验模态分解的滚动轴承故障诊断方法。首先,对信号进行双树复小波分解与重构,达到初步降噪的目的;然后,通过完全集合经验模态分解与互相关系数分析获得典型模态分量并进行信号重构;最后,分析重构信号的时、频域信息并与轴承故障特征频率对比完成轴承故障类型识别。仿真及试验结果表明,与小波降噪和集合经验模态分解相比,该方法有更好的降噪效果,能更准确地判断滚动轴承的故障状态。     

基于小波分析和修正指数分布的齿轮故障诊断方法

提出了基于小波分析和修正指数分布(modifiedexponentialdistribution,MED)的齿轮故障诊断方法,该方法采用小波包将齿轮振动信号分解为若干个频率段,然后选择合适的频率段进行小波包重构,对重构后的信号进行MED分析,得到齿轮振动信号的小波包时-频分布,进而从中提取齿轮振动信号故障的故障特征.对具有裂纹的齿轮振动信号分析结果表明了基于小波分析和MED的齿轮故障诊断方法的有效性.     

一种轴承故障诊断的时频综合分析法

针对旋转机械中最常见的滚动轴承问题,提出了一种基于小波包分析和Hilbert包络分析的时频综合分析法对轴承进行故障诊断。首先利用小波包分析将轴承故障信号分解到不同的节点,然后求出各个频带的能量谱,确定故障频带范围并对其进行信号重构,最后采用Hilbert变换对故障频带的重构信号进行包络谱分析,从而诊断出轴承故障。通过对轴承外圈故障信号的分析验证了该方法在轴承故障诊断中的有效性。     

基于峭度准则VMD及平稳小波的轴承故障诊断

为了从强噪声背景下的轴承振动信号中准确稳定地提取滚动轴承故障特征,提出了基于峭度准则VMD及平稳小波的轴承故障诊断方法。使用变分模态分解对同一负荷下的故障信号进行预处理,通过峭度准则筛选出最佳和次佳信号分量进行重构并使用平稳小波进行去噪处理,最后分析信号的包络谱来对轴承的故障类型进行判断。通过对仿真滚动轴承内圈故障信号进行分析,该方法可成功提取出微弱特征频率信息,噪声抑制效果优于EMD。由此表明,基于峭度准则VMD及平稳小波的轴承故障诊断可有效提取强声背景下的滚动轴承早期故障信息,具有一定的可靠性和应用价值。     

基于小波分析的滚动轴承摩擦副表面损伤故障诊断系统

针对滚动轴承故障振动(非平稳信号)之特征,提出了基于小波分析的滚动轴承故障诊断方法.该方法应用Matlab软件对包含滚动轴承故障信息的信号进行小波分解和重构,通过细化频谱分析,可有效地把轴承中的故障信息成分检测出来,从而快速地判断轴承的故障类型.基于上述研究,研发出一套适用的滚动轴承摩擦副表面损伤故障诊断系统.经实践检验,诊断方法正确,检测结果稳定、可靠.该系统经改进和功能扩展,可应用于其他振动信号的采集和分析.     

基于小波变换的滚动轴承故障诊断

针对滚动体轴承故障诊断的故障频率获取问题,利用小波变换对故障轴承采集的数据进行故障特征频率提取分析。首先根据Harr小波理论,给出基于Harr小波的信号分解与重构算法;然后根据轴承元件之间滚动接触的速度关系建立的方程,求得滚动轴承的特征频率;最后以西储大学的6203-2RS JEM SKF深沟球轴承作为研究对象,对轴承的外圈、滚动体和内圈进行故障诊断,利用MATLAB编写小波变换程序并进行仿真分析。仿真结果表明:利用小波变换可以准确的判断滚动轴承的故障振动信号,得出与轴承理论上特征频率相对应的频率点。     

基于SALSA优化算法的变转速轴承故障特征稀疏表示方法研究

变转速工况下轴承等设备的关键部件出现故障后对设备的危害十分严重,而且此类工况下振动信号更加复杂。为了克服此类问题,引入分裂增广拉格朗日收缩算法建立变转速轴承故障特征稀疏表示方法,实现变转速下轴承故障冲击特征的准确提取。首先,基于变转速轴承故障振动响应模型,分析不同转速下轴承故障振动响应形态变化规律,构造Laplace小波基底过完备字典;然后运用分裂增广拉格朗日收缩算法实现故障信号的稀疏表示与重构,通过提取重构信号的特征阶次实现轴承的故障诊断。轴承故障诊断实例验证了所提方法在变转速工况下轴承故障诊断的有效性。     

基于小波包变换的回转窑托轮轴承故障诊断

针对回转窑对象给出了水泥回转窑故障诊断框图。说明了水泥回转窑工艺流程和常见的水泥回转窑设备故障及原因。阐述了小波包分解方法和小波包分解的优缺点。阐述了基于小波包变换的水泥回转窑故障诊断算法,给出了基于小波包变换的轴承故障诊断流程图。对正常状态、外圈故障状态和内圈故障状态的轴承小波包变换进行分析。得到经小波包分解1~4层细节进行重构后的波形图,得到经4层小波包分解后各频带的能量分布以及重构信号的包络图。将正常状态下小波包分解后的能量频谱信号与故障状态下的进行比照,通过能量频谱信号的不同,确定正常状态和故障状态的特征信息。文中对采集到的振动信号进行小波包分解,对分解后不同频带上的信号进行功率谱计算,通过能量的改变表示某一种特征信号,再对提取到的特征信号进行Hilbert谱分析。最终,通过对特征信号的Hilbert谱分析来区分出不同的故障。     

NEW TECHNOLOGY FOR FAULT DIAGNOSIS BASED ON WAVELET DENOISING AND MODIFIED EXPONENTIAL TIME-FREQUENCY DISTRIBUTION

0 INTRODUCTIONWhen failure diagnosis of mechanical equipmentis put in practice, a lot of vibration signals should beprocessed and signal features must berevealed. However every vibration signal containsvarious intefference components, such as vibration ofneighborhood machine, electric interference andtransmitted noise while detecting. Useful informationoften sinks in the complex vibration signal.Wavelet multi-resolution analysis(wavelet MRA)and exPOnential time-fmpuency distribution (E…     

小波基TVAR建模时频分析及在故障诊断中的应用

研究了非平稳信号的时变自回归建模方法,提出了应用小波基函数将非平稳时变参数的辨识转化为线性时不变问题的辨识,在此基础上,应用带遗忘因子的递归最小二乘算法进行参数估计,实现了信号的自适应时频分析。通过仿真算例将该法与短时傅里叶变换、Wigner分布的结果相比较,验证了该方法时频分辨率高的优越性。最后,将该方法应用于轴承的故障诊断,结果表明,该方法用于故障诊断的特征提取是有效的。     

基于SPWVD时频图纹理特征的滚动轴承故障诊断

针对如何提高滚动轴承故障诊断准确率的问题,提出一种基于平滑伪维格纳-威利分布(smooth and pseudo Wigner-Ville distribution,简称SPWVD)时频图纹理特征的故障诊断方法,对滚动轴承不同故障类型及故障程度进行识别。首先,采用SPWVD时频分析方法处理轴承故障振动信号,并获取时频图,从中提取选择表征能力优秀的特征参量作为故障特征;其次,将故障特征作为输入,结合支持向量机(support vectors machine,简称SVM)建立滚动轴承故障诊断模型;最后,采用轴承故障数据,比较SPWVD时频图纹理特征、维格纳-威利分布(Wigner-Ville distribution,简称WVD)时频图纹理特征和小波尺度谱图纹理特征3种故障特征的模式识别能力及准确率。分析结果表明,SPWVD时频图纹理故障特征分类效果最佳,敏感性最强,具有较高的故障诊断精度。     

金属跌落零件冲击响应信号的时频分析

分别研究了用平滑Wigner分布和小波变换分析跌落零件冲击信号的方法，比较了各种分析方法的特点。结果表明，这些时频域分析方法有很多优越性，但是也存在一些有待进一步研究的问题。     

基于同步压缩小波变换的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障诊断中存在的非平稳故障信号的特征提取困难这一难题,提出利用同步压缩小波变换(SWT)对故障信号的监测数据进行处理的方法。首先对信号进行连续小波变换(CWT),其次对小波变换系数进行同步压缩变换(SST),然后对SST系数进行自适应阈值去噪,之后在有效信号数据的频率中心附近进行积分提取,最后用提取到的有效信号进行重构。对实测的滚动轴承故障信号进行处理验证,结果表明,SWT具有较高的信号提取精度以及降噪能力,同时具有较高的时频分辨率,能够将故障信号转换为高分辨率的时频谱,弥补了CWT在这方面的不足。     

Wigner谱在往复式机械监测中的应用

本文讨论了一种时间一频率两维分布－Ｗｉｇｎｅｒ谱．指出Ｗｉｇｎｅｒ谱具有很好的跟踪时变信号的特性，适用于非平稳信号的分析，应用于往复式机械的状态监测，得到了较好效果．     

基于WVD谱峭度法在轴承故障诊断中的应用

在对基于短时傅里叶变换(STFT)和基于小波变换的谱峭度法分析的基础上,提出了基于W igner Vil le分布的谱峭度法。将其作为检测工具,利用谱峭度构造最优滤波器提取轴承故障 信息。将这三种谱峭度法应用于滚动轴承故障诊断中进行对比分析。分析结果表明，时频分析方法对信号能量的集中程度和时窗与滤波器的选取是影响谱峭度法应用效果的主要因素。该结果对基于时频分析的谱峭度法理论体系的形成及其在故障诊断中的应用具有实际意义。     

基于LCD的自适应小波脊线解调及齿轮故障诊断

针对最佳小波参数的设定和齿轮裂纹故障振动信号频率成分复杂、信噪比低等问题,将遗传优化算法、小波脊线解调与局部特征尺度分解(local characteristic-scale decomposition,简称LCD)相结合,提出了基于LCD的自适应小波脊线解调方法。首先,采用LCD方法将原始信号分解为若干个内禀尺度分量(intrinsic scale component,简称ISC),并通过选择蕴含特征信息的ISC来实现信号降噪;然后,以小波能量熵为目标函数,采用遗传算法优化小波参数,得到自适应小波;最后,通过自适应小波分析提取ISC的小波脊线,从而实现对原始信号的解调分析。通过齿轮裂纹故障诊断实例验证了该方法的有效性和优越性。     

Wigner-Ville分布复小波相似性评价及应用

针对常规特征量对轴承早期故障不敏感问题,基于不同状态下振动信号时频分布的结构差异,融合WignerVille时频分析和复小波变换的优点,提出了基于复小波变换的Wigner-Ville时频分布相似性评价指数(WignerVille distribution-complex wavelet structural similarity,简称WVD-CWSS),实现时频分布相似性的定量评价,并用于轴承早期状态评估。首先,对振动信号进行Wigner-Ville时频分布;其次,进行复小波变换,获取不同状态下的二维时频分布结构相似性复小波指数;最后,对滚动轴承全寿命试验数据进行了对比试验。结果表明,所提取的WVDCWSS特征对滚动轴承的早期损伤更敏感。