基于多小波包-能量算子解调的滚动轴承复合故障诊断

针对滚动轴承单通道振动信号的复合故障识别易出现漏诊、误诊的问题,提出多小波包与能量算子解调相结合的方法。该方法首先利用多小波包变换在全频率范围内分解原始信号;其次将排列熵作为多小波的单支信号特征的评价标准,分别重构符合标准的单支信号,实现信号的降噪及复合故障分离;最后采用能量算子解调方法解决信号的调制问题,完成故障信息的识别。滚动轴承内、外圈故障信号分析结果证明该方法的有效性。     

基于广义解调平滑能量分离算法的瞬时频率估计

平滑能量分离算法能够跟踪调幅调频信号的瞬时频率,结合广义解调和复解析Gabor滤波器的优点能够克服平滑能量分离算法只适用于单分量窄带信号以及对噪声敏感的局限性。理论分析了负频干扰对传统广义解调多分量分离方法的影响,在此基础上提出了一种新的基于广义解调的平滑能量分离算法,该方法利用广义解调将非平稳信号转化为准平稳信号,再通过复解析Gabor滤波器对其进行滤波以达到单分量信号分离的效果,分离出来的准平稳信号无需进行逆广义解调,直接采用平滑能量分离算法求取瞬时频率,经过频率补偿得到原始信号的瞬时频率。仿真和试验结果表明该方法能够克服负频率干扰,且比传统方法具有更高的解调精度,进一步扩大了平滑能量分离算法的应用范围。     

AEO解调方法及在滚动轴承故障诊断中的应用

针对希尔伯特变换与传统能量算子解调方法的缺点,提出一种新的解调方法——解析能量算子(Analytic Energy Operator,AEO)解调。仿真信号分析结果表明,相对于希尔伯特变换与传统能量算子解调,解析能量算子解调方法具有较高的解调精度。基于解析能量算子解调,又提出基于AEO能量谱的滚动轴承故障诊断方法,对滚动轴承仿真和实验信号进行分析,与其它方法的对比结果表明所提出方法的有效性和优越性。     

基于谱峭度和Teager能量算子的轴承故障特征增强

共振解调法的难点在于带通滤波器的确定,谱峭度可根据信号特征寻找最优滤波器参数,很好地解决以上问题。然而谱峭度在对低信噪比数据进行处理时,滤波后的信号往往残留较大带内噪声,极大地影响了后续故障诊断的准确性。针对该问题,提出利用Teager能量算子追踪SK滤波信号的系统总能量,从信号能量的角度消除带内噪声,二次增强隐藏于噪声中的故障冲击特征,最后通过包络谱分析获得诊断结果。应用轴承故障仿真数据、实验室内圈和外圈故障数据验证了本方法的有效性。     

基于递归希尔伯特变换的振动信号解调和瞬时频率计算方法

精确地提取振动信号的瞬时幅值和瞬时频率对结构的参数识别和健康监测有重要作用。希尔伯特变换是一种常用的信号解调及瞬时频率计算方法,但在信号不满足Bedrosian乘积定理的条件时会造成较大误差。针对这一问题,提出了一种递归希尔伯特变换方法,用前一步希尔伯特变换计算出的纯调频信号作为新的信号,递归地使用希尔伯特变换以进行信号解调,理论分析表明递归希尔伯特变换能够快速地收敛。最后采用仿真信号对比了递归希尔伯特变换与单次希尔伯特变换、经验调幅调频分解及Teager能量算子法在信号解调及瞬时频率计算中的结果,结果表明了递归希尔伯特变换方法的实用性及精确性。     

齿轮振动中调频信号的解调方法及仿真计算

齿轮发生裂纹故障时其振动信号会产生调制现象，包括幅值调制和频率（相位）调制两部分。目前调幅信号的解调分析已经比较成熟，但对于调频信号的解调方法研究还不够完善。全面系统介绍了近年来处理调频信号中最常用的希尔伯特相位解调和循环平稳解调两种方法，并通过仿真指出了这两种方法各自的优缺点和局限性。     

基于LMD的能量算子解调方法及其在故障特征信号提取中的应用

. 局域均值分解是将多分量调频调幅信号分解为一系列单分量调频调幅信号的有效时频分析方法。为提取故障信号的特征,提出了基于局域均值分解的能量算子解调方法,局域均值分解将复杂的多分量信号分解为若干个乘积函数的线性组合,再通过能量算子解调方法可求取每个乘积函数的幅频信息,从而可进一步获取故障信号的时频分布或提取其故障特征。为提高分析精度,提出了特征趋势正弦函数数据延拓方法以有效克服端点效应的影响。实验信号的分析结果表明,所提出的基于局域均值分解的能量算子解调方法能有效提取机械故障振动信号的特征。     

超声波测振信号的Hilbert变换解调方法研究

以纵向压力波形式定向传播的超声波遇到振动物体时,反射超声波信号的相位会因多普勒效应而被振动所调制.对该反射超声波信号求导得到含有时变相位及时变幅值的调幅调频信号,采用Hilbert变换解调方法求取该调幅调频信号的瞬时幅值和瞬时频率.由于超声波信号存在幅值衰减,而超声波频率不易受外界干扰,故从瞬时频率中提取被测物体的振动速度,并由振动速度求导得到振动加速度.仿真及实验结果表明:Hilbert变换解调方法能够有效地从反射超声波信号中提取瞬时频率信息,而且与实际振动速度及振动加速度相比较,从瞬时频率中提取的振动速度及振动加速度具有较高的准确性.     

基于滤波器组分解的周期性振动冲击信号解调方法及其应用

针对离散小波包变换用于振动信号解调分析存在的不足,构造了一种具有线性相位的两通道正交镜像对称滤波器组(QMF)用于信号解调分析;与同阶的小波滤波器相比,此QMF滤波器不仅滤波性能更优,而且其滤波系数的求取更加便捷.为了解决常规两通道滤波器组分解算法中存在的子带信号组频带错位问题,引入了无频带错位的QMF滤波器组分解算法.基于此分解算法,提出了一种用于早期故障自动检测的振动信号解调新方法.该方法在考虑各组子带信号能量大小的基础上,按修正的归一化峭度(MKv)最大化准则自动选择一组含有丰富故障信息的子带信号进行Hil-ben包络谱分析提取故障特征.利用该方法对仿真和实际轴承故障信号进行了解调分析,分析结果表明,该方法可以有效地检测出轴承故障.     

关于振动加速度信号幅值解调的五种方法

从机械表面拾取的振动加速度信号通常具有调幅特性 ,本文列出了五种幅值解调方法 ,从理论上探索了它们之间的联系 ,并用模拟信号和实测信号验证了这种关系。实验结果是令人满意的。     

迭代能量算子机械故障诊断研究

旋转机械元件的故障振动信号通常为多分量调幅调频信号,针对此类信号的故障特征提取问题,介绍一种基于迭代能量算子的机械故障诊断方法。首先阐述迭代能量算子对多分量信号的各分量信号进行幅值包络提取和平滑瞬时频率估计的基本原理;然后通过仿真试验给出与Hilbert-Huang变换的比较,表明该方法解调精度很高且速度较快;最后给出滚动轴承故障诊断实例,证明基于迭代能量算子的多分量调幅调频信号解调方法能有效地提取机械故障振动信号的故障特征。     

基于子带能量法的发动机振动信号分析研究

以DA462型发动机缸壁及缸盖外表面的振动信号为研究对象,对发动机振动诊断机理进行研究,在实验的基础上对实验测得的信号用子带能量法进行深入的计算和分析,验证将子带能量法应用到发动机的振动信号分析中,能够对发动机的故障进行较准确的诊断。     

光子多普勒测速系统信号解调方法比较

光子多普勒测速系统具有抗干扰能力强、测速范围大等优点,适用于信噪比低、信号质量差的测量场合。介绍光子多普勒测速系统的工作原理,详细阐述常用的四种信号解调方法——条纹法、相位解调法、短时傅里叶变换法、小波变换法的原理、特点和近几年的研究现状。利用上述四种信号解调方法对简谐振动调制的多普勒信号进行解调仿真,直观地展示不同信号解调方法的优缺点和适用性。实验结果表明,相位解调法最适合用于光子多普勒测速系统振动信号解调。最后讨论了采用递归希尔伯特变换的方法减小相位解调法的正交性误差的可行性,通过仿真实验验证了此方法的有效性。     

激光测振方法在笔记本电脑振动实验中的应用

振动特性的测量和分析是鉴别相关部件工作可靠性的重要手段。常用的测振技术是接触式测量,但这种测试方法对于轻薄结构存在质量和刚度的附加问题,影响测量结果的准确性。笔记本电脑结构复杂、质量轻,宜采用非接触式测量。采用激光测振方法,首先对笔记本电脑结构进行实验模态分析。对于一台笔记本电脑来说,可能引起硬盘工作不稳定的部件包括扬声器、风扇、光驱、键盘等。改变输入条件,考察影响较为显著的扬声器和风扇两个部件与硬盘之间的影响关系与笔记本电脑结构振动分布情况,为结构布局的优化提供依据。     

基于统计能量法的飞行器结构声振响应分析

基于统计能量分析(SEA)原理,对高超声速飞行器X-43A建立SEA模型,采用理论、经验公式及试验数据确定SEA模型的三个参数。将数值模拟计算结果与噪声试验值进行对比,结构声振响应的统计能量分析与试验结果趋势上较为一致,但低频段二者差异较大,高频段较为吻合;结构舱内响应噪声声压的计算值与试验测量值相比,不论在高频还是中低频,二者都较为一致,误差约3 dB,说明统计能量分析法对振动噪声环境预测是比较可靠的。     

有限元与包络解调相结合的碰摩故障诊断

利用有限元与包络解调方法研究碰摩故障下静子振动信号的变化规律。分析静子振动机理，碰摩时静子受到冲击力作用，会引发静子高频固有振动，提出可采用包络解调法进行碰摩故障的诊断。针对静子结构特点，利用有限元方法进行静子碰摩振动动力学分析，然后进行静子振动信号的包络分析，从而完成分析诊断过程。最后分别进行单点碰摩与局部碰摩故障模拟实验，对实测静子振动信号进行包络解调分析，仿真与实验结果表明静子的高频固有振动信号可以揭示碰摩故障的发生。     

水下航行器声振特性的统计能量法研究

针对有限元法和边界元法难以分析结构的中高频声振特性,采用统计能量分析方法,建立了带动力设备的水下水下航行器结构机械噪声预报模型.通过理论和试验相结合的方法确定水下航行器结构统计能量分析模型的基本参数,对水下航行器结构在宽频带范围内的水下振动和声辐射规律进行了分析与研究.     

《基于稳态能量法的全程数字模拟的振动预测方法》

基于稳态能量法,通过数值模拟的方法求解损耗因子,得到振动预测的全程数字模拟过程。以U形管为分析例子,利用ANSYS软件进行稳态能量的模拟分析,求得损耗因子,并以求得的损耗因子为参数用AutoSEA软件进行统计能量分析。在中高频段通过与ANSYS分析结果对比, 发现两者的结果在趋势上基本一致,在高频部分吻合良好,表明此方法是可行的。     

悬臂式动力吸振器设计方法

众多学者对端部具有集中质量的悬臂结构提出过设计方法,但对于悬臂式动力吸振器而言,质量块并不满足质点假设。为了提出具有更高精度的设计方法,首先根据悬臂式吸振器的结构特点,提出Euler-Bernoulli梁假设、刚体假设、动/静挠度近似一致三条假设。在此基础上,使用能量法推导悬臂式动力吸振器的设计方法。该方法考虑了质量块结构参数,简洁明了,便于工程应用。针对常见的圆形和矩形截面悬臂式吸振器,设计五组参数进行充分验证。结果表明,对于质量块和悬臂梁不同的长度、不同的截面,所提设计方法均有很高的精度,最大误差小于3%。对于其他横截面形状的吸振器,差别仅在于截面惯性矩的计算方法不同。因此,所提设计方法具有简明、精度高,通用性好的特点,为悬臂式吸振器设计方法的实用化提供了一条新的途径。     

信号解调的正交滤波器方法

信号的解调分析是通讯领域和机械故障诊断的常用方法。本文从数字滤波器的角度出发,提出了实现信号解调的正交滤波器法,即基于 Ｆ Ｉ Ｒ 正交滤波器方法和基于正交小波函数的正交滤波器方法。正交滤波器方法将带通滤波和希尔伯特变换的过程和功能有合二为一,实现过程方便。针对 Ｆ Ｉ Ｒ 正交滤波器方法的缺点,本文根据函数逼近理论,在理论上,证明了正交小波函数可以最佳一致逼近理想滤波器。并在具体应用上,介绍了采用正交小波函数构造正交滤波器时,参数的选择和信号解调分析的具体实施方法。采用正交小波函数设计的正交滤波器方法,带宽选择方便,相位的线性度高,正交性好,而且滤波器的滤波性能更优。可根据要求很方便地实现多通带信号滤波和多通带信号的解调分析