基于小波分析和Hilbert变换的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障信号的非平稳和调制特点,使用小波分析对包含故障信息的信号进行分解、重构.应用Hilbert变换进行解调和细化频谱分析,提取了故障特征频率,判断轴承故障模式.小波分析和希尔伯特(Hilbert)变换结合对滚动轴承局部损伤故障的检测是有效的.     

小波分析在滚动轴承故障诊断中的应用

滚动轴承是机械系统中非常关键的部件,它的运行好坏直接关系到整个机械系统的性能优劣,因此滚动轴承的故障诊断研究是非常具有实际意义的。本文对轴承早期损伤引起的故障信号进行了分析,通过比较频谱分析和小波分析的特点,采用小波分析技术对检测的信号进行处理,利用小波变换的分解和重构算法,对具有故障特征的信号进行重构,再通过希尔波特变换进行解调和细化频谱分析,有效地提取出噪声掩盖下的滚动轴承故障特征信号,从而实现对滚动轴承的故障诊断。     

应用小波包和Hilbert分析的轴承故障特征提取方法

利用小波包理论的基本原理,对滚动轴承的故障信号进行了处理,实测信号经小波包分解和重构后,应用Hilbert变换进行包络解调和细化频谱分析,得出故障信号所对应的频谱。试验结果证明,对滚动轴承的非平稳信号进行小波包的Hilbert变换和细化频谱分析,并进行故障诊断是行之有效的,这为旋转机械的故障诊断提供了新的参考,具有重要的实际工程应用价值。     

滚动轴承故障特征的时间—小波能量谱提取方法

振动信号中的周期性冲击现象是诊断滚动轴承各元件故障的重要依据之一,针对滚动轴承故障特征,在小波变换理论基础上提出一种时间—小波能量谱信号处理方法,它能够有效地提取出振动信号中冲击成分的时域和频域特征。利用时间—小波能量谱方法分析正常、外圈故障、内圈故障、滚珠故障等四种状态下滚动轴承的振动信号,并与传统的包络解调分析方法进行对比分析。时间—小波能量谱不仅可以有效提取出冲击特征明显的滚动轴承外圈故障,还能提取出内圈、滚珠等信号特征微弱的滚动轴承故障,而包络解调分析方法只能提取出外圈故障特征而不能提取出滚珠故障、内圈故障特征。结果表明,时间—小波能量普比包络解调分析方法更能有效地提取出振动信号中的冲击信号成分。     

基于小波包能量谱和包络分析细化的轴承故障诊断

提出了一种将小波包能量法和细化包络分析相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先利用小波包变换将滚动轴承振动信号分解到独立的频段上,计算出不同频率段的能量,根据频段能量的变化情况,确定滚动轴承故障所在频段。重构故障频段信号。然后应用Hilbert变换对重构信号实现包络解调,提取故障特征频率。最后为了进一步提高包络谱的分辨率,采用线性调频Z变换细化频谱。实际的滚动轴承实验数据的处理和分析结果表明,该方法在滚动轴承故障诊断中是有效的。     

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.     

基于虚拟仪器的滚动轴承故障诊断系统的设计

根据滚动轴承信号的特点,提出了一种基于小波包分解和共振解调技术相结合的滚动轴承故障诊断方法,并开发了基于虚拟仪器的故障诊断系统.首先采用小波包将信号进行分解,再利用共振解调技术分析小波包的高频段,以诊断轴承故障.然后运用LabVIEW图形化编程语言设计了相应的滚动轴承故障诊断程序,最后在ADBE-56-N4型交流电机上实测了6305型滚动轴承故障模拟信号,分析结果表明,该方法有效地提取了故障特征和诊断轴承故障,有很好的实用性和有效性.     

基于Hilbert变换的轴承故障诊断研究

滚动轴承外环故障、内环故障和滚动体故障的振动信号具有调制的特点.采用Hilbert变换对轴承的故障信号进行了包络解调仿真分析,并对滚动轴承的外环故障进行了故障诊断试验研究,诊断结果与实际故障吻合.研究结果表明,基于Hilbert变换的包络解调技术不仅能有效提取故障信号的特征频率,而且还可以有效地实现滚动轴承故障的诊断.     

基于小波变换的滚动轴承故障诊断系统

在分析了滚动轴承振动与故障之间联系的基础上,提出了通过共振解调法和小波多尺度分析对轴承进行故障诊断的方法.采用小波变换能有效地对滚动轴承振动信号进行带通滤波,分离出高频固有信号,对其进行包络分析,以获得故障特征频率,诊断故障发生的部位.仿真实验证明,该方法具有令人满意的效果.     

基于小波包变换的滚动轴承故障诊断

针对故障轴承振动信号能量集中与调制的特点,提出了一种基于小波包能量法与Hilbert变换的滚动轴承故障诊断方法。使用小波包变换对振动信号进行分解、重构及能量计算,并应用Hilbert变换对能量集中频段的重构信号进行解调和频谱分析,提取故障特征频率。同时针对诊断过程中故障特征参数依靠人工计算的问题,提出故障特征参数自动提取方法。实际的滚动轴承实验数据的处理和分析结果表明,该诊断方法能够准确、快速地识别滚动轴承表面损伤的故障模式。     

基于双树复小波变换的轴承故障诊断研究

提出了一种基于双树复小波变换解调技术的轴承故障诊断新方法。该方法利用双树复小波变换具有近似平移不变性、避免频率混叠和有效降噪的优点,首先对轴承故障振动信号进行双树复小波分解和重构,将振动信号分解成实部和虚部,然后计算振动信号的双树复小波幅值包络和包络谱。齿轮箱轴承故障振动实验信号的分析表明,该方法能在强噪声环境下准确提取轴承故障产生的周期性瞬态冲击信号,能有效消除频率混叠现象和强噪声的影响,能有效识别轴承内圈和外圈故障。     

滚动轴承故障特征参数自动提取新方法

针对目前基于小波变换的滚动轴承故障诊断系统中故障特征参数依靠人工提取的问题,提出了一种基于小波分析与Hilbert变换的滚动轴承故障特征自动提取新方法.该方法能够在特征频率的一定范围内自动计算出最大包络谱值,实现滚动轴承故障特征参数自动提取.经过对实际滚动轴承实验数据的处理和分析,表明此方法能够准确、快速地提取出滚动轴承的故障特征参数.     

An automated procedure for detection and identification of ball bearing damage using multivariate statistics and pattern recognition

This paper suggests an automated approach for fault detection and classification in roller bearings, which is based on pattern recognition and principal components analysis of the measured vibration signals. The signals recorded are pre-processed applying a wavelet transform in order to extract the appropriate high frequency (detailed) area needed for ball bearing fault detection. This is followed by a pattern recognition (PR) procedure used to recognise between signals coming from healthy bearings and those generated from different bearing faults. Four categories of signals are considered, namely no fault signals (from a healthy bearing), inner race fault, outer race fault and rolling element fault signals. The PR procedure uses the first six principal components extracted from the signals after a proper principal component analysis (PCA). In this work a modified PCA is suggested, which is much more appropriate for categorical data. The combination of the modified PCA and the PR method ensures that the fault is automatically detected and classified to one of the considered fault categories. The method suggested does not require the knowledge/determination of the specific fault frequencies and/or any expert analysis: once the signal filtering is done and the PC's are found the PR method automatically gives the answer if there is a fault present and its type.     

基于小波包的滚动轴承故障特征提取

在深入分析离散小波包变换快速算法的基础上，给出了离散小波包变换快速算法中产生频率混淆的原因，即由正交镜像滤波器的非理想截止特必, 隔点采样和隔点插零的特性共同作用产生的，提出了一种消除频率混淆的算法，利用该算法和原算法，分别对某型滚动轴承内环剥落故障的振动信号进行处理，提取其故障特征，结果表明，原算法由于存在频率混淆，可能掩盖故障特征，提出的新算法，由于很好地消除了频率混淆，能有效地提取滚动轴承局部故障的特征。     

基于朴素贝叶斯方法和权值分析方法的电机轴承故障诊断

为了分析电动机轴承故障类型,首先采用小波包分析对轴承振动信号进行了高低频分解及重构,然后以各频带的能量值构成了轴承振动信号的特征向量,最后通过朴素贝叶斯网和提出的权重分析两种方法进行了电机轴承故障分类;采用朴素贝叶斯网对已知电机轴承故障类型的样本数据进行训练,获得参数后识别未知样本的故障类型,利用权重分析法计算未知与已知类型的电机轴承振动样本的相关系数,然后构建权重,并按照权值和的大小获取未知样本的故障类型。仿真结果表明,朴素贝叶斯网能较好地实现电机故障诊断,所提出的权重分析方法也能较好地对电机故障进行诊断。     

基于小波包和细化包络分析的滚动轴承故障诊断方法研究

滚动轴承故障是旋转机械常见的故障之一,针对传统包络解调分析方法需要人为选定共振频带的缺陷,首先采用小波包变换滤波的方法提取滚动轴承固有频率共振频带的信号,并对提取的信号进行重构,滤除了其他信号的干扰．然后用Hilbert变换检波的方法对提取的重构信号实现包络解调,去除高频固有振动成分,诊断轴承的缺陷信息．为了进一步提高包络谱的分辨率,最后采用快速傅立叶变换-傅立叶级数（FFT—FS）方法细化频谱．并在ADBE-56-N4型交流电机上实测了6350型滚动轴承故障模拟信号,与理论分析基本吻合．     

基于改进双树复小波变换的轴承多故障诊断

针对双树复小波变换产生频率混叠的缺陷,提出了改进双树复小波变换的轴承多故障诊断方法,该方法综合利用了双树复小波包变换和经验模态分解技术。首先,利用双树复小波变换将振动信号分解成不同频带的分量;然后,将各小波分量进行经验模态分解,获得各小波分量的主频率分量信号;最后,计算各小波分量的主频率分量信号的包络谱,根据包络谱识别齿轮箱轴承的故障部位和类型。通过仿真信号和齿轮箱轴承多故障振动实验信号的研究结果表明,该方法不仅消除了频率混叠现象,提高了信噪比和频带选择的正确性,而且提高了从强噪声环境中提取瞬态冲击特征的能力,能有效识别轴承的故障类型。     

Application of an impulse response wavelet to fault diagnosis of rolling bearings

To target the characteristic of roller bearing fault vibration signals, the impulse response wavelet is constructed by using continuous wavelet transform to extract the feature of fault vibration signals, based on which two methods namely scale-wavelet power spectrum comparison and auto-correlation analysis of time-wavelet power spectrum are proposed. The analysis results from roller bearing vibration signals with out-race or inner-race fault show that the two proposed methods can detect the faults of roller bearing and identify fault patterns successfully.