时变工况的风电机组齿轮箱无转速计阶次跟踪方法研究

针对时变工况风电机组齿轮箱振动信号受噪声干扰和频率模糊问题,通过研究无转速下风电机组齿轮箱振动信号与转频波动规律间的联系,提出了基于VMD-SET时变工况的风电机组齿轮箱无转速计阶次跟踪方法。该方法利用变分模态分解（VMD）滤波,利用同步提取变换（SET）对齿轮箱振动信号时频分析,分别从轴承故障时域振动信号中初步提取故障特征频率趋势,从正常齿轮啮合调制时域振动信号中提取啮合频率时频脊线,进一步利用精细化时频脊线交叉解耦优化瞬时频率提取效果,再用提取的转速曲线对轴承故障振动信号进行阶次跟踪,从角域阶次谱中得到故障特征阶次的单根谱线。通过仿真及实验验证了所提方法的优越性和有效性。     

基于频移及谱线编辑的齿轮故障窄带解调分析方法

通过对旋转机械变速运行齿轮箱振动研究,提出基于频移及谱线编辑的齿轮故障窄带解调分析方法。对齿轮箱变速等非稳态信号进行时域同步采样,利用阶比跟踪对时域信号等角度重采样转换为角域准平稳信号,克服转速波动对信号分析产生的频率模糊现象;对角域信号进行同步平均削弱与转速无关的频率成分,提高信噪比;对平均信号进行窄带解调分析,通过对阶比谱自动编辑分离出齿轮故障主要啮合阶比分量后恢复到角域信号,进行幅值解调及基于频移的相位解调,据幅值解调及相位解调波形图提取齿轮故障特征。结果表明,基于频移、谱线编辑的齿轮故障窄带解调分析方法能有效提取齿轮故障特征信息。     

基于阶次包络谱的轴承故障诊断研究

研究旋转机械在变速过程中振动信号的分析方法。在利用B＆K3560多分析仪对齿轮箱加速时测得的振动信号进行时域采样的基础上，利用样条插值算法进行角域重采样得到等角度分布的采样点，并对其进行阶次跟踪分析，在此基础上利用Hilbert包络解调得到轴承故障信息的阶次包络谱。结果显示阶次包络谱分析法在处理轴承转速变化信号的优越性：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，对轴承的早期故障有一定的识别能力。该方法是对传统的频谱分析法的有力补充，具有很广阔的应用前景。     

基于阶次解调谱的变速齿轮箱复合故障诊断方法

针对变速齿轮箱中复合故障的故障特征提取,提出了一种基于阶次解调谱的变速齿轮箱复合故障诊断方法。变速齿轮箱中的转速具有时变的特性,而故障特征往往与转速相关,亦具有时变特性。本文方法先用线调频小波路径追踪算法从原始振动信号中提取转频曲线,再根据转频曲线对原始振动信号进行等角度重采样,将时域非平稳信号转化为角域周期平稳信号,最后对角域周期平稳信号进行能量算子解调分析,根据阶次解调谱中的调制信息进行变速齿轮箱复合故障诊断。通过算法仿真和应用实例对包含齿轮局部故障和轴承局部故障的变速齿轮箱复合故障进行了分析,结果表明,本文方法在无转速计的情况下能有效地提取变速齿轮箱复合故障的故障特征。     

阶次跟踪在齿轮磨损中的应用

研究旋转机械在变速过程中振动信号的分析方法。在利用B＆K3560多分析仪对齿轮箱加速时测得的振动信号进行时域采样的基础上,利用样条插值算法进行角域重采样得到等角度分布的采样点,并对其进行阶次跟踪分析。结果显示出阶次跟踪分析法在处理转速变化信号时的优越性：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,对齿轮箱的早期故障有一定的识别能力。该方法是对传统的频谱分析法的有力补充,具有很广阔的应用前景。     

基于啮合频率和频谱校正的风电齿轮箱振动信号阶比跟踪分析

克服风电齿轮箱输入转频能量低、输出转频混叠,难以直接提取转速信号的难点,提出了一种基于啮合频率和频谱校正的风电齿轮箱振动信号阶次跟踪方法。该方法利用能量重心法精确估计瞬时啮合频率,间接获得转速信号,进行阶次跟踪,提取风电齿轮箱的运行状态特征。仿真和工程应用结果验证了该方法的有效性和实用性。应用所提方法获得了正常风电齿轮箱振动信号的边频带特性:1)行星轮系的啮合频率同时被太阳轮和行星架的转频调制;2)定轴轮系啮合频率被输出轴的二倍频调制,双弹性支撑导致正常风电齿轮箱输出轴天然地存在轴不对中现象。     

基于广义解调时频分析的包络阶次谱在齿轮故障诊断中的应用

提出了基于广义解调时频分析的包络阶次谱方法,并将它应用于齿轮瞬态信号的分析.广义解调时频分析是一种新的时频分析方法,它可以将多分量的信号分解为若干个具有物理意义的单分量信号的瞬时频率,每个单分量信号可以是调幅-调频信号,因此非常适合处理多分量的调幅-调频信号.而当齿轮发生故障时,其启停过程中的振动信号恰巧表现为多分量的调幅-调频特征,在基于广义解调时频分析的包络阶次谱方法中,首先采用广义解调时频分析方法将多分量的齿轮振动信号分解为若干个单分量信号,其次对各个单分量信号进行包络分析,然后对包络信号进行角域重采样,最后对重采样后的信号进行频谱分析,得到包络阶次谱,从而判断齿轮的工作状态.采用该方法分别对仿真和实验信号进行了分析,结果表明了该方法的有效性.     

基于广义解调时频分析和瞬时频率计算的阶次谱方法在齿轮故障诊断中的应用

针对齿轮启停过程中故障振动信号的调频特性,提出了基于广义解调时频分析和瞬时频率计算的阶次谱方法,并将其应用于齿轮瞬态信号的分析。广义解调时频分析是一种新的时频分析方法,它可以将多分量的信号分解为若干个瞬时频率具有物理意义的单分量信号,每个单分量信号可以是调幅-调频信号,因此非常适合处理多分量的调幅-调频信号。而当齿轮发生故障时,其启停过程中的振动信号就表现为多分量的调幅-调频特征。在基于广义解调时频分析和瞬时频率计算的阶次谱方法中,首先采用广义解调时频分析方法将齿轮瞬态信号分解为若干个单分量信号,然后计算各个分量的瞬时频率,再对其瞬时频率信号进行重采样,最后对重采样信号进行频谱分析得到阶次谱,从而提取齿轮振动信号的故障特征,判断齿轮的工作状态。仿真信号和实验信号的分析结果表明了该方法的有效性。     

基于倒阶次谱分析的齿轮故障诊断研究

针对齿轮箱升速过程中振动信号非平稳的特点，将常规的倒谱分析技术与阶次谱结合，提出了倒阶次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同步采样，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倒谱分析，就可提取齿轮的故障特征。通过对齿轮齿根裂纹和齿面磨损故障实验信号的分析，表明该方法能有效地诊断齿轮的故障。     

时变工况行星齿轮箱对数时频脊阶次谱故障特征提取

风电机组齿轮箱工作于强噪声且变转速变载荷的工况下,其振动信号非常复杂。建立了一个时变转速变载荷的行星齿轮箱振动信号模型。提出了时频脊阶次谱故障特征提取方法。对振动信号进行Wigner-Ville时频变换,取对数后进行重排;采用Crazy climber方法提取对数重排时频谱图中的峰值脊线;将脊线转换为时频脊阶次谱。通过仿真信号与转速、载荷连续波动实验数据表明,对数时频脊阶次谱故障特征能够为时变复杂工况行星齿轮箱故障预警提供有效的依据。     

大气湍流引起的特种激光外差通信系统相位起伏的研究

本文对特种激光外差通信系统接收中频信号相位受大气湍流随机起伏进行了实验测试。实验结果表明:该系统有助于克服大气湍流对接受中频信号相位的随机起伏,由大气湍流带来的随机相位噪声可以不予考虑。     

WOLA滤波器组在宽带数字中频处理中的应用

信道化技术是一种宽带数字中频系统中常用于信号处理与分析的技术。多相DFT滤波器组是实现信道化的一种高效结构,但其参数设计的灵活性受到了信道数目与抽取倍数必须相等的限制。利用WOLA滤波器组实现宽带数字中频的信道化设计,可实现与多相DFT滤波器组相同的功能,同时解除了信道数目与抽取倍数的约束关系。仿真结果验证了WOLA滤波器组实现宽带信号信道化的有效性。     

RV减速器振动特性的自相关分析

为研究RV-40E减速器振动特征的相关性,解析振动信号中特征频率,利用精密减速器综合测试平台对RV减速器进行定速、升速和降速测试,采集不同转速下的振动信号。通过MATLAB进行数据处理,对各转速下的振动信号做频域分析和自相关分析。研究发现,RV减速器自相关性随转速增大而增强;在降速和升速过程中,自相关不具有周期性;一级和二级传动啮合频率对减速器运行影响较大。本研究可为RV减速器的故障诊断提供有效手段。     

开关特性测试仪校准装置的速度发生器设计

在对开关特性测试仪各速度参量进行校准时,需要有一个能够满足校准需要的速度发生装置。本文介绍了一种在高压开关特性测试仪校准时提供速度信号的速度发生器的总体设计方案,详细讨论了其设计过程。该速度发生器应用STM32F407作为主控芯片;设计了一套提供真实位移过程的位移机构;设计了信号输出电路以输出可自定义脉宽与幅值的脉冲信号。校准时可以根据被校准仪器的需要选用不同的速度信号源,以解决开关特性测试仪速度参数校准的速度源问题。     

Automatic Heart Disease Detection by Classification of Ventricular Arrhythmias on ECG Using Machine Learning

This paper focuses on detecting diseased signals and arrhythmias classification into two classes: ventricular tachycardia and premature ventricular contraction. The sole purpose of the signal detection is used to determine if a signal has been collected from a healthy or sick person. The proposed research approach presents a mathematical model for the signal detector based on calculating the instantaneous frequency (IF). Once a signal taken from a patient is detected, then the classifier takes that signal as input and classifies the target disease by predicting the class label. While applying the classifier, templates are designed separately for ventricular tachycardia and premature ventricular contraction. Similarities of a given signal with both the templates are computed in the spectral domain. The empirical analysis reveals precisions for the detector and the applied classifier are 100% and 77.27%, respectively. Moreover, instantaneous frequency analysis provides a benchmark that IF of a normal signal ranges from 0.8 to 1.1 Hz whereas IF range for ventricular tachycardia and premature ventricular contraction is 0.08–0.6 Hz. This indicates a serious loss of high-frequency contents in the spectrum, implying that the heart’s overall activity is slowed down. This study may help medical practitioners in detecting the heart disease type based on signal analysis.     

基于能量重心法的列车轴承多普勒畸变故障声信号校正诊断研究

由麦克风采集的运动声源信号存在多普勒畸变现象,这极大的增加了对信号分析的难度,针对这一问题,本文提出了一种基于能量重心法的多普勒畸变校正方法,并将其应用在列车轴承故障诊断中。首先由基于能量重心法的瞬时频率（IF）估计（IFE）来获取IF向量,在莫尔斯声学理论的基础上,对IF向量进行非线性拟合,进而得到在时域进行重采样的时间间隔序列,再对原信号进行重采样处理,即可实现多普勒畸变的消除。最后本文做了一个仿真和列车轴承内外圈故障声信号的实验,分析的结果验证了此种方法的有效性。     

用相位差分和Wigner分布估计信号瞬时频率

时变信号瞬时频率的测量有许多重要的应用。例如,在地震勘探、雷达、声纳、通信、生物医学中,瞬时频率是一些物理现象的很好描述。Wigner分布是时,频信号分析的有效工具。本文阐述了信号瞬时频率的概念及其定义。论述了用相位差分和用Wigner分布估计瞬时频率的方法。论证了Wigner分布峰值检测可以为高信噪比下线性调频信号提供最佳估计。     

Damping properties of open cell microcellular pure Al foams

Abstract

Damping behaviours of the open cell microcellular pure Al foams fabricated by sintering and dissolution process with the relative density of 0·31–0·42 and the pore size of 112–325 μm were investigated. The damping characterisation was conducted on a multifunction internal friction apparatus. The internal friction (IF) was measured at frequencies of 1·0, 3·0 and 6·0 Hz over the temperature range of 298–725 K. The measured IF shows that the open cell pure Al foam has a damping capacity that is enhanced in comparison with pure Al. At a lower temperature (～400 K), the IF of the open cell pure Al foams increases with decreasing relative density, with decreasing pore size and with increasing frequency. The IF peak was found at the temperature range of 433–593 K in the IF curves. It is clear that the IF peak is relaxational type and the activation energy associated with the IF peak is about 1·60 ± 0·02 eV. Defect effects can be used to interpret the damping mechanisms.     

基于振源识别的高速微铣削机床状态研究

对介观尺度下三向正交的高速微铣削力混合信号提出一种有效的分离算法,从而获得高速微铣削力的真实信号及机床振动信号并基于此对机床状态进行分析。算法首先以信息量为处理标准将观测信号初步分离,再将分离得到的各分量信号作为行向量构造矩阵,最后对该矩阵进行以高斯性最大为度量的分离,逐一得到各激励源信号,并对其快速傅里叶变换得到频谱,结合机床结构及介观尺度下高速微铣削加工特点,识别微铣削力信号及机床状态信息。实验结果分析表明：该方法可成功对介观尺度下高速微铣削加工中主要激励源和机床状态进行有效识别。