用模式匹配的转子振动信号同步整周期重采样方法研究

提出应用模式匹配的转子振动信号同步整周期重采样方法.该方法所用的信号为用等时间间隔同步采集的键相信号和振动信号.文中方法步骤为,先对键相信号进行傅里叶变换,获得大致的基频振动周期,然后根据振动周期提取匹配用波形,再沿着键相信号数据滑动求匹配波形与数据段的相似性来查找周期起止点,相似度大于设定的阈值的数据段存在周期起止点,然后将振动信号用三次样条在起止点间进行等数量插值,即得到同步整周期采样的数据.研究结果表明,该方法能准确地对振动信号进行同步整周期重采样,具有对信号采集设备要求低,相位误差小的优点,可用于转子振动信号整周期采样.     

基于FPGA的转子振动信号整周期等相位采样控制方法

为了提高频谱分析的精度,要求对振动信号进行整周期等相位采样.因此,提出了一种基于FPGA的整周期等相位的采样控制方法.该方法将键相倍频信号作为A/D转换的触发信号,键相倍频电路利用FPGA芯片内部逻辑器件实现,电路中加入了周期线性插值预估模块,以提高键相倍频的精度.研究结果表明:该方法设计的键相倍频电路能实现预定功能,...     

非整周期采样信号频率估计的相频匹配方法

为提高非整周期采样信号的频率估计精度,提出一种非整周期采样信号频率估计的相频匹配方法。首先,为抑制信号非整周期采样对自相关的影响,对采样信号进行加窗自相关;其次,根据加窗自相关信号初相位为零的特点生成参考信号,实现参考信号与加窗自相关信号的相位匹配;最后,根据柯西不等式,利用参考信号和加窗自相关信号构造反映参考信号和加窗自相关信号频率匹配程度的误差函数,误差函数最小值对应的频率即为信号频率估计值。计算验证和LFMCW雷达测距实验表明该方法不受信号非整周期采样的影响,有效地提高了非整周期采样信号的频率估计精度,改善了LFMCW雷达的测距精度。     

一种转速信号测量和相位信息获取的方法

为了得到在旋转机械的振动监测与故障诊断中起着至关重要作用的转速和相位信息,介绍了一种利用鉴相脉冲触发各振动信号并行采集及获取转子转速和各振动信号相位的方法,这种软硬件触发采集的方式不仅可以实现整周期采样,而且可大大减小相位误差。实例验证了鉴相信号在相位信息的获取中起着决定性的作用。     

振动信号多通道同步整周期数据采集卡设计

对汽轮发电机组转子的振动信号进行整周期采集有利于提高频谱分析的精度、提高设备状态监测的水平。研究了整周期采集技术,提出了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,简称FPGA)的转子振动信号多通道同步整周期数据采集卡的设计方案。该方案采用FPGA技术设计了基于键相倍频法的整周期采集控制算法,对两片高速A/D转换芯片进行整周期采集控制,采用乒乓操作的方式将A/D转换数据保存在双口RAM中,以PC104总线协议与主机进行通信。测试结果表明,该采集卡可以准确实现多通道信号的同步整周期采集及键相信号频率测量,且具有体积小、集成度高、采集频率广泛和频率测量精度高等特点,可以广泛应用于转子振动信号的数据采集领域。     

基于零相位数字带通滤波的旋转机械不平衡量提取方法

针对动平衡测试中FFT频谱法难以从非整周期采样信号中提取不平衡相位的问题,提出一种基于零相位数字带通滤波提取旋转机械不平衡量的方法。首先将采集的振动信号通过中心频率为转速频率的零相位带通滤波器,得到无相位差的转速同频信号,然后计算信号峰值点幅值和相位的算数平均值,得到不平衡量。实现了非整周期采样下不平衡幅值和相位的精确提取。仿真和实测验证了方法的有效性,相位提取误差小于2°,动平衡效率大于80%。该方法无需专门的硬件跟踪滤波电路,具有较高的工程实用价值。     

多路振动信号的伪同步采样及其在转子动平衡中的应用

对转子系统进行动平衡的关键在于对振动信号的整周期采样。给出了一种整周期采样的软件实现方法。对鉴相信号与振动信号进行同步采样，而对振动信号的整周期截取则利用软件实现。其优点在于可利用通用数据采集卡实现整周期采样。实验结果表明：这种方法可有效满足转子振动信号处理对信号采样的要求。     

基于虚拟仪器的低转速动平衡测量系统

设计了一种基于Labwindows/CVI的动平衡测量系统。微弱振动信号幅值和相位的精确提取是动平衡测量系统的关键,该系统采用了同步整周期采样技术,利用虚拟仪器灵活的设计方法、强大的信号数据处理与运算能力,应用基于最小二乘法拟合修正采样数据求振动幅值、相关法求相位差的软件设计方法,保证采集信号的精度,简化硬件电路设计,降低了系统成本。现场实验结果表明:该系统实现了对微弱振动信号的高精度测量,已在工程实践中应用于测量1Hz左右、质量大于300kg转子的动不平衡。     

数字信号处理技术在汽轮机组振动测量中的应用

振动信号的频域分析对于汽轮机组的状态监视和故障诊断有着重要的意义。信号可分为周期信号和非周期信号。分别有不同的频谱结构。快速傅立叶变换（FFT）使得数字计算机对连续时间信号进行频谱分析成为现实。针对“频谱泄漏”问题,提出了周期信号的整周期采样算法。在实际振动测量与分析中,键相信号分别起到了控制整周期采样以及确定基频振动相位的作用。随着计算机技术的发展。数字信号处理必将在振动测量与分析中发挥越来越重要的作用。     

基于模式匹配的振动信号整周期采样方法

把模式匹配技术引入了旋转机械振动信号整周期采样领域.该方法的过程为:先通过傅里叶变换获得大致的基频振动周期,然后根据振动周期提取匹配用波形,再沿着振动数据滑动求匹配波形与振动数据段的相似性来查找周期起止点,相似度大于设定的阈值的数据段存在周期起止点,用三次样条在周期起止点间进行插值,就获得了整周期采样的数据.对该方法进行了仿真和试验研究,结果表明:该方法能准确地对振动信号进行整周期采样,抗干扰性能良好,可以广泛地用于旋转机械振动信号整周期采样领域.     

相位补偿滤波方法在自动平衡系统中的应用

为了解决旋转机械在线自动平衡中信号相位提取问题,提出了一种无需整周期采样的相位检测算法。该算法基于互功率谱估计,具有算法复杂度低、抗干扰性好、精确度高和适用频率范围广等优点。在此基础上又提出了一种相位补偿滤波方法,使信号滤波造成的相位偏移得到补偿;该方法运算量低、精度高(误差小于1°)、可在线实时实现。仿真和实验表明,结合上述两种方法可准确、快速提取信号相位,从而使旋转机械在线自动平衡可以高效、准确、低成本的实现。     

一种新的信号特征量检测方法及其在自动平衡中的应用研究

快速准确获得振动信号的相位、幅值二特征量具有重要工程意义。本文提出了一种无需整周期采样、无需锁相环和复杂电路硬件的相位检测算法。该算法基于互功率谱估计,具有算法复杂度低、精确度高、适用频率范围广等优点。在该算法基础上又提出了一种相位补偿滤波算法,使信号经滤波后相位保持不变。该方法的运算量低,适于在线实时滤波;相位补偿准确度高,误差在1°以内。综合上述两算法构成的信号特征量检测方法,可以准确、快速地提取振动信号的相位及幅值。最后本文将上述方法应用于旋转机械自动平衡,结果表明两算法可以在线、准确地实现,并且能够达到较好的平衡效果。     

基于相关和Hilbert变换的科氏流量计相位差估计方法

科氏流量计相位差估计方法存在计算量较大、计算复杂、实时性和计算精度较差等问题,已不能满足复杂环境高精度流量测量领域的需求。为此,提出一种基于相关和Hilbert变换的科氏流量计相位差估计方法。首先,采用快速傅里叶变换(FFT)对传感器信号进行频率预估计,对信号是否整周期进行判断,对非整周期的信号进行数据延拓处理;然后,对任一路传感器信号进行自相关运算得到一路同频参考信号;对3路同频信号进行Hilbert变换,将3路变换后的信号与变换前信号进行相关运算,再利用三角函数公式即可求出相位差。与原有方法相比,所提方法克服了非整周期采样的影响,实时性、动态性更强,相位差估计精度更高,仿真分析与实测结果均证实了所提方法的有效性和优越性。     

基于毫米波雷达的桥梁索杆振动检测及自动控制

在多因素耦合作用下桥梁结构会产生振动,以毫米波雷达技术为测量手段,提出桥梁索杆振动检测及自动控制方法。分析在恒载作用下桥梁索杆静止状态与振动状态的应变能,结合动能、势能和恒载做功等建立索杆平面内与平面外的振动特征描述方程。通过发送多周期连续毫米波雷达探测信号,取得同周期回波信号。根据回波信号与对应瞬时相位得到单频差拍信号及瞬时相位,检测出索杆振动幅值。利用半正定矩阵和正定矩阵等函数,建立令振动幅值达到最小值的桥梁索杆振动自动控制模型。实验结果表明,所提方法检测精准度较高,自动控制效果较好,并有效抑制了振动幅度,具备良好的应用性能。     

转子动平衡中振动信号幅值相位的提取方法研究

针对转子动平衡中振动信号的特点,深入研究了提取不平衡量振动信号幅值相位的3种方法:传统FFT法、整周期截断DFT法和互相关法。最后,通过仿真和实验,对比分析了这3种方法的幅值、相位提取精度。结果表明整周期截断DFT法具有较高的提取精度,且方法简单,在转子动平衡中具有较好的应用前景。     

基于键相插值法的叶片振动测量研究

研究了转速波动对叶尖定时测量精度的影响及解决方法,以非接触式叶尖定时测振法为基础,引入键相插值法解决如升(降)速、转速波动等情况下的单键相涡轮机叶片振动测量误差较大的问题,同时对恒速运转下也可自适应测量。首先通过建立仿真模型比较在不同波动频率下键相插值法与单键相法的结果,结果表明在波动周期较大或波动的转速幅值较大等情况下,使用键相插值法计算的结果,其精确度明显提高。最后分别通过模拟叶轮实验台和真实叶轮实验台进行了实验验证。结果表明,笔者所提出的键相插值法可以有效地提高转速波动过程中的叶片振动位移测量,对解决工程实际问题具有较大的参考价值。