基于小波相关滤波法的滚动轴承早期故障诊断方法研究

目前基于小波分析的滚动轴承故障诊断方法研究已经很多,但是这些方法对于强噪声背景下的早期故障微弱信号特征提取效果并不理想。为此,提出了适用于强噪声背景的小波相关滤波滚动轴承早期故障诊断方法。该方法将小波相关滤波降噪方法和Hilbert包络细化谱分析相结合:对被测信号进行小波相关滤波降噪处理,对降噪处理后的高频段尺度域的小波系数进行Hilbert包络细化谱分析。该方法在滚动轴承的早期故障诊断中的试验结果表明,该方法与直接小波系数包络谱诊断方法相比,较大地增强了对滚动轴承早期故障诊断的能力,在强噪声背景下有效地提取出滚动轴承的早期故障频率。     

基于小波分解的信号去噪方法

本文对热电偶动态校准中红外探测器输出信号的去噪方法进行了研究。首先分析了经典滤波器方法的不足,介绍了小波分析方法在动态测试信号降噪中的应用。接着讨论了小波分析的理论基础以及小波基的选择、分解级数和阈值的确定。最后在Matlab平台下对红外探测器信号进行了去噪实验。实验结果表明,该方法有效去除了固定频率噪声和高频噪声,去噪后信号与原始信号中有用信号成分是同步的,这对于热电偶的建模分析具有重要意义。     

基于IEWT和MCKD的滚动轴承故障诊断方法

针对经验小波变换（Empirical wavelet transform,EWT）对强噪声环境中滚动轴承微弱故障诊断的不足,主要是傅里叶频谱分段不当的问题。提出一种基于最大相关峭度解卷积（Maximum correlated kurtosis deconvolution,MCKD）降噪与改进EWT相结合的滚动轴承早期故障识别方法。首先采用最大相关峭度解卷积算法以包络谱的相关峭度最大化为目标对原信号进行降噪处理、检测信号中的周期性冲击成分,然后根据信号Fourier频谱的包络极大值进行分段,通过分析各频段平方包络谱中明显的频率成分来诊断故障。新方法能有效降噪、增强信号中周期性冲击特征、降低单次偶然冲击的影响、抑制非冲击成分。通过对含外圈、内圈故障的滚动轴承进行试验分析,结果表明,相比于快速谱峭度图和小波包络分析方法,该方法提取出的特征更加明显,能有效实现滚动轴承早期微弱故障的识别。     

基于小波变换的汽车节气门位置信号去噪

传统的汽车节气门位置信号(throttle position sensor,TPS)处理方法不易消除发动机舱内电磁信号及周边环境的干扰。根据TPS的特征,在MATLAB中选用Daubechies五阶正交小波(dB5)对TPS噪声信号进行4层小波分解,再对分解后得到的各层系数用软阈值法量化处理,最后利用小波重构,实现对信号去噪。最后将获得的去噪信号用于发动机控制,并将控制结果与采用未去噪信号的发动机进行实车对比试验。试验表明:发动机采用去噪的TPS信号运行更平稳,小波变换后的去噪TPS信号对发动机控制具有良好的效果。     

基于正态反高斯模型的自适应小波消噪方法

提出一种基于正态反高斯分布模型局部逼近小波系数的降噪算法。该算法以db5小波作为振动信号的分解小波,对噪声信号进行分解。对于分解过程中包含大量噪声的小波系数,利用具有良好细节逼近性能的正态反高斯分布构造先验模型,在先验模型的基础上,运用贝叶斯最大后验概率估计从含噪的小波系数中估计出真实的小波系数。在后验估计的过程中,对于估计模型中的关键系数采用粒子群算法进行优化选取。利用估计的小波系数来重构信号,得到降噪后的信号。通过仿真实验和实际轴承的故障信号对该方法进行了验证,结果表明,该方法具有较好的降噪效果,可以有效的消除信号的噪声。     

冲击波信号后期处理方法研究

冲击波超压测试是武器系统毁伤效能评估的主要方法之一,信号采集后处理方法是否合适直接影响评估结果的好坏。本文分析了理想冲击波特性,列举了5种典型实测冲击波曲线:分别叠加了振荡信号、弹道波、瞬间抖动信号的冲击信号,反射波和入射波叠加的冲击波信号,非指数衰减的冲击波信号。采用滤波、拟合和小波技术,对5种曲线进行处理,并给出了每种典型曲线合适的处理方法。     

奇异值小波降噪法在柱塞泵振动信号处理中的应用

针对小波阈值和奇异值分解降噪法的不足,研究一种新的小波阈值函数。提出一种基于改进阈值的奇异值小波降噪方法,该方法利用奇异值分解技术,将噪声非均匀分布的信号正交分解为噪声分布相对均匀的分量,并对每个分量进行小波阈值降噪,重构降噪后的分量,得到降噪信号。仿真实例证明,该方法与小波软、硬阈值及改进阈值法相比,不仅提高信噪比,而且能够更好地消除高斯噪声。利用该方法对柱塞泵不同状态振动信号进行降噪,结果表明,该方法能有效抑制噪声,为柱塞泵振动信号预处理提供一种更为有效的方法。     

基于小波分解灰关联的热波检测图像增强

针对热波检测图像存在的高噪声、低对比度等问题,提出一种基于小波分解和灰关联分析的图像增强方法。该方法首先采用小波变换对待处理的热波图像进行三级小波分解,得到图像相应的低频分量和高频分量,然后利用图像中干扰信号和有用信号在分解后不同分量上的分布规律,采用灰色理论中的灰色关联分析理论来区分高频分量中的干扰信号和有用信号,从而实现对图像中噪声的抑制以提高图像的质量。实验结果表明:提出的方法与常规的滤波方法、小波阈值去噪增强等方法相比,图像的对比度得到明显改善,峰值信噪比最大,因此该方法可用于热波检测图像的增强处理中。     

A hybrid fault diagnosis method based on second generation wavelet de-noising and local mean decomposition for rotating machinery

In order to extract fault features of large-scale power equipment from strong background noise, a hybrid fault diagnosis method based on the second generation wavelet de-noising (SGWD) and the local mean decomposition (LMD) is proposed in this paper. In this method, a de-noising algorithm of second generation wavelet transform (SGWT) using neighboring coefficients was employed as the pretreatment to remove noise in rotating machinery vibration signals by virtue of its good effect in enhancing the signal–noise ratio (SNR). Then, the LMD method is used to decompose the de-noised signals into several product functions (PFs). The PF corresponding to the faulty feature signal is selected according to the correlation coefficients criterion. Finally, the frequency spectrum is analyzed by applying the FFT to the selected PF. The proposed method is applied to analyze the vibration signals collected from an experimental gearbox and a real locomotive rolling bearing. The results demonstrate that the proposed method has better performances such as high SNR and fast convergence speed than the normal LMD method.     

新的基于小波变换的振动信号消噪方法

噪声消除是小波变换最成功的应用之一,其基本思想是将信号的小波变换系数与给定的门限比较,保留比门限大的系数,而将其他的置零,然后进行小波重构。这种小波变换消噪方法很可能将信号中一些有用的小能量分量当成噪声消除。根据旋转机械振动信号的循环平稳性特征,提出了一种新的基于小波变换的振动信号消噪方法,并用数字试验信号和碰摩试验振动信号对新消噪方法和Matlab提供的小波消噪方法的性能进行了比较测试。结果表明,在振动信号消噪方面,新方法相比传统的小波消噪方法有更好的性能,能够有效地抑制信号中处于各频段的噪声分量。     

Study on multi-frequency weak signal detection method based on stochastic resonance tuning by multi-scale noise

In practical engineering applications, useful information is often submerged in strong noise and the feature information is difficult to be extracted. Aimed at the detection problem of multi-frequency signal under colored noise background, a novel weak signal detection method based on stochastic resonance (SR) tuning by multi-scale noise is proposed. Firstly, noisy signal is processed by orthogonal wavelet transform to decompose the signal into multi-scale ingredients. According to the orthogonal wavelet transform coefficients characteristics of 1/f distribution, multi-scale noise is constructed so as to make the frequency-band containing the driving frequency be enhanced through SR system. Thus multi-frequency weak signal is detected. The method is effective to detect multi-frequency weak signal under colored noise background. Experiment signal analysis results show that the proposed method is simple for multi-frequency weak signal detection, and has good prospects for engineering applications.     

基于信号的正交小波构造及其在电机故障特征提取中的应用分析

本文讨论了小波变换的基本理论及小波函数与信号的相关系数对信号去噪效果的影响。在此基础上提出了基于信号的正交小波构造方法:根据信号的频域特征,对各频带系数进行加权处理,确定多尺度分析的生成元,从而构造L2空间的正交小波函数。应用不同小波函数提取750W整数槽化纤电机的振动信号的故障特征,实验结果表明采用此方法构造的小波函数能更加有效地从强噪声中提取故障特征,从而实现对电机故障的精确诊断。     

CEEMD和小波半软阈值相结合的滚动轴承降噪

针对滚动轴承振动信号降噪处理时如何保证信号边缘信息完整性的问题,提出将互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,简称CEEMD)与小波半软阈值相结合的信号降噪方法,对滚动轴承故障高频振动信号进行降噪处理。首先,采用CEEMD方法对故障振动信号进行分解,针对信号特点自适应获取不同频段模态分量;其次,将对包含噪声污染的高频信号模态分量进行相关性分析,得到含噪成分较高的高频模态分量,进一步采用小波半软阈值进行降噪处理;最后,将降噪后的模态分量同残余分量进行信号重构,完成降噪过程。分析结果表明,相对于传统小波阈值降噪和CEEMD强制降噪方法,提出的方法能够有效去除高频信号的噪声,且最大程度地保证了原始信号的完整性,降噪效果更好。     

DT-CWT相关滤波在齿轮箱故障诊断中的应用

根据小波系数的相关分析理论,提出了基于双树复小波变换的小波相关滤波法。该方法根据相邻层小波系数的相关性,通过迭代过程自适应地进行滤波,能够在达到良好降噪效果的同时保留微弱故障特征信息。对降噪后的信号进行希尔伯特包络分析便可准确得到故障特征频率。试验信号分析与工程应用结果表明,该方法能够有效提取强背景噪声下的齿轮箱轴承早期故障特征信息。     

Enhancing nearfield acoustic holography using wavelet transform

When there are low signal to noise relationships or low coherences between measured pressure and a reference sensor, a pressure field measured and estimated by NAH (Nearfield Acoustic Holography) becomes noisy on the hologram and source planes. This paper proposes a method to obtain the high coherent de-noised pressure signals from low coherent noisy ones by combining a wavelet algorithm with NAH. The proposed method obtains the de-noised field from acoustic fields on a noise source plane reconstructed through backward propagation of NAH. Thus this method does not need high coherent pressure signals on the hologram surface while the conventional nearfield acoustic holography requires high-coherent signals. The proposed method was verified by numerical simulation using noisy signals, composed of original signals and imposed noises distributed on the hologram surface.     

基于CEEMD的滚动轴承振动信号自适应降噪方法

针对滚动轴承故障特征信号容易被噪声掩盖难以提取的问题,提出了基于互补集合经验模态分解(CEEMD)的滚动轴承振动信号自适应降噪方法。为了准确判定噪声分量和有用信号分量的分界点,在对振动信号进行CEEMD分解后,设计了依据信噪分量自相关函数的单边波峰宽度特性自适应地判定分界点的方法。为了保证重构信号的完整性,利用改进的小波阈值降噪方法提取低频IMF分量中的高频有效信息。实验分析表明,结合改进阈值函数的CEEMD自适应降噪方法能够有效地去除故障振动信号中夹杂的噪声,并且很好地保留了滚动轴承振动信号的突变细节,达到了不错的降噪效果。     

Study of Signal Processing Algorithm in the Receiving End of Through-the-Earth Communications of Elastic Wave

In the research of elastic wave signal detection algorithm,a method based on adaptive wavelet analysis and segmentation threshold processing of the channel noise removal methods is suggested to overcome the effect of noise,which is produced by absorption loss,scattering loss,reflection loss and multi-path effect during the elastic wave in the transmission underground.The method helps to realize extraction and recovery of weak signal of elastic wave from th multi-path channel,and simulation study is carried out about wavelet de-noising effects of the elastic wave and obtained satisfactory resuits.     

机械噪声信号的基于小波变换的快速盲源分离法

机械噪声的测试分析是实时故障检测诊断的重要手段,通常情况下,传感器检测得到的信号是多个噪声源叠加的结果,可采用盲源分离分析方法分离出待检测对象信号。提出先对混合信号小波系数序列进行盲源分离分析,再做小波逆变换得到分离信号。与直接的盲分离比较,小波系数比原始信号的超高斯性更强,因此分离处理的收敛速度更快,分离效果更好。由于在小波变换的过程中可以引入阈值去噪,因此基于小波变换得到的分离结果较之常规方法有更强的抗噪能力。     

基于小波分析的信号噪声的处理

分析了通信系统信号处理中噪声的小波分析特性,用一维小波分别对平稳信号和非平稳信号进行了分析和研究;提出了基于小波分析理论,利用小波变换对含噪信号进行小波分解,然后选取适当的阈值,对小波分解系数进行阈值量化,最后再对高低频系数重构,实现信号的降噪。并通过实例验证了小波分析方法对信号噪声处理的有效性。