漏磁信号处理中的经验模态分解和能量法阈值

漏磁检测信号通常受多种噪声源污染.为了降低漏磁检测信号中的噪声,提高缺陷的识别效率,采用了经验模态分解方法,对漏磁信号进行去噪处理,来增强漏磁信号的信噪比.试验基于试样上的人工缺陷,漏磁信号被分解成若干固有模态函数(IMF)和一个残余分量,通过能量法选择最小能量的IMF作为阈值.采用该阈值作为IMF分量的选择依据,可以...     

基于VMD混合域特征和SSA-SVM的滚动轴承故障诊断

滚动轴承早期故障信号易受噪声干扰,故障冲击成分难以提取,故障识别困难。为从多角度提取故障轴承振动信号特征参数,利用变分模态分解(VMD)将振动信号分解为若干本征模态分量(IMFs),基于包络熵、相关系数、峭度筛选IMF分量。提取所选IMF的时域和频域特征、信号VMD能量熵及各IMF能量比组成特征向量,从时域、频域和能量角度反映故障信息。使用麻雀搜索算法(SSA)优化SVM参数,确定最优参数,克服参数选择难题。将样本特征向量输入SSA-SVM中进行故障分类,轴承故障实验数据表明：该方法故障识别平均准确率在98.71%以上;与单一域特征相比,该方法对故障类型和损伤程度识别效果更佳。     

基于IUPEMD和RCMFE的往复压缩机气阀故障诊断

由于往复压缩机的振动信号非线性、非平稳性的特点,为进一步提高故障识别率,提出一种基于改进的均匀相位经验模态分解(IUPEMD)和精细复合多尺度模糊熵(RCMFE)的往复压缩机气阀故障诊断方法。采用IUPEMD方法对信号进行分解,通过不同的参数组合,利用正交性为指标选择最佳IMF分量,有效提高了IUPEMD对非平稳性信号的分解精度,减少模态混叠现象;以峭度为评价指标对分解后的IMF分量进行筛选,并重构信号,求解重构信号的RCMFE,提取故障特征向量;最后,将特征向量输入到支持向量机进行分类识别。试验结果验证了该方法的有效性和优越性。     

基于CEEMD能量熵与SVM的低速轴承故障声发射诊断

针对低速轴承故障诊断难的问题,将互补总体平均经验模态分解(CEEMD)能量熵与支持向量机相结合对低速轴承故障进行了声发射诊断。采集不同缺陷状态的轴承声发射信号进行CEEMD分解,得到自适应的本征模态分量(IMF);结合IMF分量的方差贡献率和互相关系数对虚假分量进行剔除,筛选出有效IMF分量。对提取的有效IMF分量计算能量熵,作为不同故障轴承的特征向量。将该特征向量输入到支持向量机(SVM),对不同故障的低速轴承进行分类识别。试验结果表明,通过方差贡献率和互相关系数能够筛选出含主要故障信息的IMF分量,同时验证了SVM相比BP神经网络对低速轴承不同故障类型的识别效果更好。     

基于能量特征的刹车片内部缺陷检测方法

为解决刹车片内部缺陷检测的难题,提出了一种通过分析敲击信号对刹车片内部缺陷进行检测的方法。首先,截取通过敲击获得的声音信号,然后利用小波包分解和变分模态分解(VMD)提取能量特征,根据可分性判据选择最优特征作为分类特征,最后运用K最近邻(KNN)算法对故障特征进行识别,获得准确的类别信息,准确率达到了96%以上,对刹车片内部是否存在缺陷做出有效判断。通过对实际信号进行实验验证,表明该方法能够准确的识别刹车片的好坏,提高检测效率和精度。     

基于VMD与发育网络的滚动轴承故障检测

针对传统的轴承故障诊断过于依赖专家经验和故障特征提取困难的现状,同时为了适应故障诊断的大数据处理及实时监测的需求,提出了一种基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)与发育神经网络(developmental neural network, DNN)相结合的故障诊断方法。先将原始信号分组处理,再对分组后的信号进行VMD分解,得到若干个模态分量(IMF),根据相关系数对信号进行重构,随后提取重构信号的各个模态分量(IMF)的能量占比组成特征向量组,输入发育神经网络中进行训练和测试,进而对故障类型进行识别与分类,并与支持向量机(SVM)进行了对比。实验表明该方法的识别准确率可高达98.3%。     

基于EMD降噪的递归图分析方法在齿轮故障诊断中的应用

为从齿轮振动信号中提取包含故障信息的特征量,提出了一种基于经验模态分解(EMD)降噪的递归图分析方法。该方法用EMD方法将振动信号分解为有限个固有模式函数(IMF)分量,选取包含故障信息的IMF分量建立递归图,从递归图中提取特征向量,运用高斯混合模型进行模式识别。将该方法运用于故障齿轮振动信号的识别,结果表明该方法具有较高的识别率,对齿轮故障能够有效地进行分类与诊断。     

基于改进的CEEMDAN和CHDE的往复压缩机气阀故障诊断

由于往复压缩机的振动信号具有非线性非平稳性的特点,为进一步提高故障识别率,提出对自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)进行改进并与复合层次散布熵相结合的往复压缩机气阀故障诊断方法。利用正交性为指标选择最佳模态函数,有效提高了CEEMDAN对非平稳性信号的分解精度,减少噪声残差;采用峭度作为评价指标对分解后的IMF分量进行筛选并重构信号,求解重构信号的复合层次散布熵,提取故障特征向量;利用支持向量机进行分类识别。试验结果验证了该方法的有效性和优越性。     

基于WTD和CEEMD的轴承故障特征提取方法

针对轴承故障信号常混有噪声干扰且故障特征难以准确提取问题,提出一种基于小波阈值去噪(WTD)和互补集合经验模态分解(CEEMD)的轴承故障特征提取方法。采用WTD对原始信号进行降噪预处理;对去噪信号进行CEEMD分解得到一系列本征模态函数(IMF);然后计算各个IMF和去噪信号的互相关系数,通过设定互相关系数阈值筛选有用IMF;最后将有用IMF重构并利用包络谱对重构信号提取故障特征频率。实测信号表明：所提出的方法能降低噪声干扰并有效提取故障特征信息,证明该方法在噪声环境下具有较高的可行性和较强的实用性。     

基于MFCC特征和GWO-SVM的托辊故障诊断

针对目前带式输送机托辊故障诊断方法存在接触式测量、准确率低、井下大范围检测困难等问题,提出了一种基于MFCC特征和参数优化SVM的托辊故障诊断方法。利用变分模态分解(VMD)将采集到的托辊声音信号分解为若干本征模态分量(IMF),并基于包络熵和峭度组成的复合指标优选IMF分量;提取所选分量的梅尔倒频谱系数（MFCC)作为特征,利用灰狼优化算法（GWO）优化SVM参数;将样本特征向量输入GWO-SVM中进行故障分类。结果表明:对于正常托辊、托辊内圈故障、托辊外圈故障、托辊卡死4种工况,该方法故障识别平均准确率在95%以上。与单一指标相比,复合指标提取的IMF分量故障特性代表性更好;与其他优化算法相比,该方法的识别准确率更高,分类速度更快。     

基于CEEMDAN和RCMDE的往复压缩机轴承故障诊断方法

针对往复压缩机振动加速度信号的非线性、非平稳等特性,提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)和精细复合多尺度散布熵(RCMDE)的往复压缩机轴承故障特征提取方法。采用CEEMDAN方法对信号进行分解时,通过不同的参数组合,可得到不同的IMF分量;计算不同参数条件下重构后的信号的峭度值,选用峭度值最大的一组参数重新对信号进行CEEMDAN分解,并进行信号重构。对重构后的信号进行RCMDE分析,提取故障特征向量,并利用支持向量机(SVM)进行分类识别。将优选参数的CEEMDAN分解方法和原CEEMDAN分解方法进行对比,结果表明:优选参数的CEEMDAN分解方法能更好地提取往复压缩机周期冲击性信号,有利于提高故障诊断的精确度。     

声-固耦合模型下自适应高维特征焊缝缺陷超声检测

针对焊缝缺陷种类识别精度有待提高的问题,提出了一种将随机森林与变分模态分解相结合的算法,以结合二者的自适应特征提取能力及对于高维特征的强适应特性。利用多物理场仿真软件建立含缺陷焊缝的声-固耦合模型,进行超声波无损检测仿真,得到含缺陷超声回波信号。利用变分模态分解求出其各IMF能量分布系数,并以其作为特征向量建立随机森林模型,进行焊缝缺陷识别。结果表明,利用该方法提取的缺陷回波信号特征能有效表征焊缝缺陷,以其建立随机森林模型可以对其进行准确识别。     

基于参数优化VMD和峭度准则的齿轮故障诊断

针对盾构主减速机齿轮故障特征难以提取的问题，提出了一种基于参数优化变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和峭度准则的故障诊断方法。利用粒子群算法(particle swarm optimization, PSO),以最小平均包络熵为适应度函数来确定VMD算法的模态分量个数K及惩罚因子α的最佳组合；将原始振动信号利用[K,α]参数组合通过VMD分解成若干本征模态(intrinsic mode function, IMF)分量，根据峭度准则筛选出最佳和次最佳IMF分量进行重构，降低噪声干扰；最后，提取重构信号的时域和熵理论特征，利用粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)和轻量级梯度提升机(LightGBM)进行故障识别分类。通过使用DDS试验台实测信号数据验证表明，该方法能够有效地提取齿轮故障特征，实现对齿轮故障类型的准确判定，验证了该方法的可行性和有效性。     

基于EEMD和ELM的齿轮故障状态识别

由于传统智能故障诊断方法所需调整参数多且难以确定、训练速度慢,致使齿轮轴承故障分类精度、效率差的问题,提出一种基于集合经验模态分解与极限学习机结合的齿轮诊断方法。首先将采集的信号经EEMD后,提取与原信号相关较大的IMF能量指标,建立齿轮的极限学习机故障分类模型;最后,将能量指标组成的特征向量作为模型输入进行齿轮不同故障状态的分类识别。把ELM识别的结果与SVM识别结果作对比,结果表明ELM的齿轮故障诊断方法具有较快的运行速度、较高的分类精度。     

基于小波包与CEEMDAN的MC主轴振动信号降噪方法

针对采集到的加工中心(Machining Center, MC)主轴振动信号中包含大量噪声,导致无法准确地识别MC主轴故障的问题,提出能对高低频的噪声都能分析处理的小波包与具有自适应噪声的完整集成经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)相结合的降噪方法,对MC主轴振动信号进行降噪处理。使用小波包算法对主轴振动信号进行预处理,通过CEEMDAN方法对预处理的主轴振动信号进行分解,得到多个本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量和残余分量;计算预处理的主轴振动信号与IMF之间的相关系数,并对高相关系数的IMF分量进行阈值降噪处理;把处理后的IMF分量、未处理的IMF分量和残余分量叠加以获得重建信号。最后,采用仿真信号和真实MC主轴振动信号进行测试,证明该降噪方法能有效去除噪声,使得信号特征的可分离性更高,提高了MC主轴故障识别能力。     

基于改进EEMD和香农熵的铣刀磨损状态监测研究

为了分析铣削加工中复杂的声发射信号和克服EMD方法的模态混叠缺陷,在原始集合经验模态分解(EEMD)的基础上,提出一种改进的EEMD方法应用于铣刀磨损的状态监测。通过引入白噪声准则和中值滤波优化EEMD的算法,并基于香农熵从分解得到的IMF分量中提取有效分量,剔除虚假分量。最后将有效IMF分量的能量作为特征向量输入支持向量机(SVM)分类器来识别铣刀的磨损状态。经过在立式铣削加工中心上进行实验,结果表明此方法在识别铣刀磨损状态方面具有更高的准确性。     

基于EMD和改进Teager能量算子的轴承故障诊断

为实现在非线性非平稳的轴承振动信号中提取出故障特征频率,提出了一种经验模态分解(EMD)和改进的Teager能量算子(NTEO)相结合的故障诊断方法。首先通过EMD将振动信号分解为若干阶本征模态分量(IMF),计算各阶IMF的峭度和与原信号的相关系数,利用峭度和相关系数均较大的IMF进行信号的重构,然后利用NTEO计算重构信号的瞬时Teager能量序列,最后对能量序列进行FFT变换,提取轴承的故障特征频率。分别对轴承内圈和外圈故障的振动信号进行分析,清晰地提取出了故障特征频率,并通过与传统Hilbert包络谱和Teager能量谱进行对比,验证了方法的有效性。     

基于改进HHT和形态学分形维数的齿轮箱轴承故障特征提取方法

针对齿轮箱轴承特征难以提取的问题,提出一种基于改进希尔伯特-黄变换(HHT)和形态学分形维数的故障特征提取方法。首先采用自适应白噪声总体经验模态分解(CEEMDAN)方法将轴承振动信号分解为若干个固有模态函数(IMF),然后分别计算各IMF分量的相关系数和峭度值以滤除对信号特征不敏感的分量,最后计算包含敏感故障特征分量所组成的重构信号的形态学分形维数,以此作为特征参数对轴承的工作状态进行识别。通过对实测轴承信号的分析,结果表明,文章所提方法可有效识别轴承的工作状态和故障类型。     

基于SVD和VMD的轴承微弱故障特征提取及分析

针对轴承微弱故障时冲击信号含有大量噪声且难以提取故障特征频率问题,提出了一种基于奇异值分解(SVD)和变分模态分解(VMD)的轴承故障特征提取方法.该方法先对原始信号进行SVD去噪;再对去噪信号进行VMD分解,得到各个本征模态函数(IMF),根据最大中心频率原则和各个本征模态与去噪信号的相关系数差值确定分解个数,通过加...     

基于SVD-CEEMDAN和KLD的轴承故障分析

针对滚动轴承信号去噪及故障特征提取问题,提出一种基于SVD-CEEMDAN和KLD的滚动轴承故障诊断方法。该方法通过奇异值分解(SVD)对原始信号进行初步去噪,再利用完备集合经验模态分解(CEEMDAN)对去噪后的非平稳振动信号进行自适应分解,得到若干本征模态函数(IMF);然后通过KL散度法(KLD)筛选有效本征模态函数(IMF)重构,再对其进行自相关去噪;最后利用包络谱分析处理去噪信号,提取故障特征频率。通过对轴承实测信号进行分析,该方法可有效抑制噪声,并能清晰地得到反映实际故障信息的信号,证实所提出方法的实用性和有效性。