基于HVD与1.5维Teager能量谱的滚动轴承故障诊断方法研究北大核心

针对强背景噪声下滚动轴承微弱故障信号特征难以提取的特点,提出了一种基于Hilbert振动分解(HVD)与1.5维Teager能量谱的滚动轴承故障诊断方法。首先将故障信号进行HVD分解,然后采用相关系数法重构原始信号,降低噪声的干扰,增强故障信号的冲击特征,最后对重构后的信号进行1.5维Teager能量谱运算,提取出滚动轴承的故障特征。     

基于HVD与1.5维Teager能量谱的滚动轴承故障诊断方法研究

针对强背景噪声下滚动轴承微弱故障信号特征难以提取的特点,提出了一种基于Hilbert振动分解(HVD)与1.5维Teager能量谱的滚动轴承故障诊断方法。首先将故障信号进行HVD分解,然后采用相关系数法重构原始信号,降低噪声的干扰,增强故障信号的冲击特征,最后对重构后的信号进行1.5维Teager能量谱运算,提取出滚动轴承的故障特征。     

基于傅里叶分解与1.5维Teager能量谱的滚动轴承故障诊断方法

针对强背景噪声下滚动轴承微弱故障特征难以提取的特点,提出了基于傅里叶分解(FDM)与1.5维Teager能量谱的滚动轴承故障诊断方法。首先利用傅里叶分解的自适应性特点,将故障信号分解为若干个瞬时频率具有物理意义的固有频带函数,然后利用自相关系数法筛选固有频带函数进行信号重构,对重构后的信号求解1.5维Teager能量谱,从而得到故障特征频率,进行故障诊断。仿真结果表明,与传统的包络谱分析相比,该方法的故障特征更加明显,效果更好。最后将该方法成功地应用到实际的滚动轴承故障诊断中,进一步验证了该方法的有效性。     

基于SK-CICA和Teager能量算子的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承早期微弱故障能量小,易受背景噪声干扰的问题,提出了基于谱峭度(SK)和约束独立分量分析(CICA)相结合的方法来提取故障特征。首先,对信号的快速谱峭度图分析得到带通滤波的优化参数,以实现降噪作用;然后,将滤波后的信号作为CICA的输入信号,依据滚动轴承故障特征频率建立参考信号,提取出目标振动信号;最后,利用Teager能量算子解调方法得到信号的能量谱,识别故障特征。     

基于WAEEMD和MSB的滚动轴承故障特征提取

针对调制信号双谱（MSB）方法仅能处理平稳信号的不足,提出了一种基于加权平均集成经验模态分解（WAEEMD）和MSB的滚动轴承故障特征提取方法。首先,利用WAEEMD将滚动轴承的非平稳振动信号分解成一系列具有平稳特性的固有模态函数（IMF）;然后,开发了一种基于Teager能量峭度（TEK）的加权平均方法以强调敏感IMF的重要性,并将加权后的IMF重构为WAEEMD滤波信号;最后,应用MSB分解WAEEMD滤波信号中的调制分量并提取故障特征频率。仿真和实验结果表明,相对于快速谱峭度（FK）和EEMD-MSB方法,WAEEMD-MSB方法能更准确地获取故障特征,从而验证了WAEEMD-MSB方法的有效性。     

基于改进型CEEMDAN-TKEO滚动轴承故障诊断方法研究

针对滚动轴承故障识别困难这一问题,提出了基于改进型CEEMDAN和Teager能量算子(TKEO)的诊断方法。首先,将传感器测得的故障振动信号采用CEEMDAN改进算法分解,得到多个固有模态函数(IMF),此过程可以削弱噪声成分的干扰,增强故障特征;然后,计算最具相关性模态信号的Teager能量算子并进行包络谱分析,通过谱中的频率成分实现故障诊断。实验结果表明,基于改进型CEEMDAN和Teager能量算子的诊断方法能够有效提取轴承故障信号中的微弱特征信息,具有一定的工程实用价值。     

SVD-LMD联合降噪和TEO的滚动轴承故障诊断

针对随机噪声背景下滚动轴承局部损伤信息提取困难的问题,提出了一种奇异值分解(Singular value decomposition,SVD)和局部均值分解(Local mean decomposition,LMD)联合降噪,并结合Teager能量算子(Teager energy operator,TEO)的特征提取新方法.首先,利用SVD方法对滚动轴承故障振动信号进行处理,初步剔除背景噪声;然后,使用LMD方法分解降噪后的信号,依据相关系数指标筛分出敏感乘积函数(Product function,PF)并加以重构;最后,对重构的信号进行TEO解调分析,将解调谱中幅值突出的频率成分与故障特征频率理论值进行对比,提取故障信息.结果表明,该方法可有效提取轴承局部损伤的特征频率,最终实现故障诊断.     

基于LMD和平滑Teager能量算子解调的电机滚动轴承故障特征提取

作为电机转子的支撑元件,电机轴承故障在电机故障中占有很大比例。针对电机滚动轴承振动信号多分量调幅调频的特点,提出一种基于局域均值分解(LMD)和平滑Teager能量算子的电机轴承故障特征提取方法。该方法首先通过LMD将多分量调制信号分解为若干个单分量调制信号,再运用平滑Teager能量算子对包含主要故障信息的分量进行解调,从而准确地分析出轴承的故障特征。模拟和实例证明了该方法的有效性。     

基于ITD-MOMEDA联合降噪的滚动轴承故障诊断研究

在滚动轴承的实际运行过程中,其故障信号往往容易淹没于强背景噪声中,使其故障的类型难以得到识别,针对这一问题,提出了一种基于固有时间尺度分析(ITD)和多点最优调整的最小熵解卷积(MOMEDA)相结合的联合降噪方法,并将其应用于滚动轴承的故障诊断中.首先,用ITD算法对滚动轴承故障原始信号进行了分解,得到了多个固有旋转分...     

改进小波去噪Teager算子的齿轮微弱故障提取方法

针对齿轮箱在强噪声背景下齿轮微弱故障振动信号的特征不易被提取的问题,提出将改进小波去噪和Teager能量算子相结合的微弱故障特征提取方法。采用改进小波阈值函数对振动信号进行去噪处理,与形态学滤波和传统小波阈值函数相比能够有效地提高信号的信噪比。对去噪后的信号进行集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,简称EEMD)得到若干本征模式函数(intrinsic mode function,简称IMF),计算各IMF分量与原信号的相关系数并结合各IMF分量的频谱剔除虚假分量。对有效的IMF分量计算其Teager能量算子,并重构得到Teager能量谱,对重构信号进行时频分析并将其结果与原信号的希尔伯特黄变换(HilbertHuang transform,简称HHT)得到的边际谱进行对比。实验研究结果表明,本研究方法相比HHT能够对齿轮微弱故障特征进行更为有效地提取,验证了本研究方法在齿轮箱微弱故障诊断中的可行性。     

基于CEEMDAN与自适应阈值降噪的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障信息受到噪声污染而难以识别的问题,提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解和自适应阈值降噪(CEEMDAN-ATD)的滚动轴承故障诊断方法。首先对原始振动信号进行CEEMDAN分解;其次利用灰色关联分析法(GRA)筛选出噪声主导和信号主导的分量;然后对噪声主导分量分别进行自适应阈值降噪(ATD)处理,并与信号主导分量进行重构;最后通过分析重构信号的Teager能量谱实现滚动轴承故障的识别。采用凯斯西储大学轴承数据对所提方法进行验证,并与完全总体经验模态分解-自适应阈值降噪(CEEMD-ATD)和CEEMDAN-小波阈值降噪(CEEMDAN-WTD)2种方法作比较,结果表明,所提方法表现出较好的自适应性和去噪效果,能够较好地服务于滚动轴承故障诊断。     

基于全矢谱时间固有尺度分解和独立分量分析盲源分离降噪的滚动轴承故障特征提取

结合盲源分离技术和全矢谱技术的各自优势,提出一种同源双通道信噪盲源分离法。首先采用时间固有尺度分解（ITD）和独立分量分析（ICA）相结合的分析法降噪,对同源双通道的轴承信号进行ITD分解,根据相关系数准则将分解得到的PRC分量进行重组作为ICA输入矩阵,再采用FastICA解混,实现故障信号与噪声信号的分离;其次采用全矢谱技术对信噪分离降噪后的双通道有效分量信号进行全矢信息融合,做全矢谱分析。滚动轴承故障实验对比分析表明了该方法的有效性。     

Incipient fault feature extraction of rolling bearings based on the MVMD and Teager energy operator

Aiming at the problems that the incipient fault of rolling bearings is difficult to recognize and the number of intrinsic mode functions (IMFs) decomposed by variational mode decomposition (VMD) must be set in advance and can not be adaptively selected, taking full advantages of the adaptive segmentation of scale spectrum and Teager energy operator (TEO) demodulation, a new method for early fault feature extraction of rolling bearings based on the modified VMD and Teager energy operator (MVMD-TEO) is proposed. Firstly, the vibration signal of rolling bearings is analyzed by adaptive scale space spectrum segmentation to obtain the spectrum segmentation support boundary, and then the number K of IMFs decomposed by VMD is adaptively determined. Secondly, the original vibration signal is adaptively decomposed into K IMFs, and the effective IMF components are extracted based on the correlation coefficient criterion. Finally, the Teager energy spectrum of the reconstructed signal of the effective IMF components is calculated by the TEO, and then the early fault features of rolling bearings are extracted to realize the fault identification and location. Comparative experiments of the proposed method and the existing fault feature extraction method based on Local Mean Decomposition and Teager energy operator (LMD-TEO) have been implemented using experimental data-sets and a measured data-set. The results of comparative experiments in three application cases show that the presented method can achieve a fairly or slightly better performance than LMD-TEO method, and the validity and feasibility of the proposed method are proved.     

基于MED-ITD和CICA的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障诊断在实际中受到噪声影响,故障难以识别的问题,提出了一种基于最小熵反褶积(MED)和固有时间尺度分解(ITD),并结合约束独立分量分析(CICA)的方法。首先,通过MED对轴承故障信号进行降噪,以滤除噪声信号,增强信号冲击成分;然后,通过ITD对降噪信号进行分解,选择合适的筛选分量进行重构;最后,采用CICA方法对重构信号进行盲源分离,通过希尔伯特包络谱进行分析提取出准确的故障信号,并经过试验验证了所提方法的有效性。     

基于SG滤波器和组合窗STFT的滚动轴承故障诊断方法

针对随机噪声和传统窗函数对STFT分解质量的影响,提出了一种基于SG滤波和组合窗STFT的滚动轴承故障诊断方法。首先用SG滤波器去除原始振动信号中随机噪声的干扰,再利用长、短窗函数得到一个组合窗函数提高STFT的时频分辨率。对仿真信号和试验轴承振动信号的分析结果表明,该方法能有效地提取滚动轴承故障特征。     

Fault diagnosis of rolling element bearing using a new optimal scale morphology analysis method

Periodic transient impulses are key indicators of rolling element bearing defects. Efficient acquisition of impact impulses concerned with the defects is of much concern to the precise detection of bearing defects. However, transient features of rolling element bearing are generally immersed in stochastic noise and harmonic interference. Therefore, in this paper, a new optimal scale morphology analysis method, named adaptive multiscale combination morphological filter-hat transform (AMCMFH), is proposed for rolling element bearing fault diagnosis, which can both reduce stochastic noise and reserve signal details. In this method, firstly, an adaptive selection strategy based on the feature energy factor (FEF) is introduced to determine the optimal structuring element (SE) scale of multiscale combination morphological filter-hat transform (MCMFH). Subsequently, MCMFH containing the optimal SE scale is applied to obtain the impulse components from the bearing vibration signal. Finally, fault types of bearing are confirmed by extracting the defective frequency from envelope spectrum of the impulse components. The validity of the proposed method is verified through the simulated analysis and bearing vibration data derived from the laboratory bench. Results indicate that the proposed method has a good capability to recognize localized faults appeared on rolling element bearing from vibration signal. The study supplies a novel technique for the detection of faulty bearing.     

基于SVD-EEMD和TEO的滚动轴承弱故障特征提取

将奇异值分解(singular value decomposition,简称SVD)与集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,简称EEMD)进行结合,提出一种适用于滚动轴承弱故障状态描述的敏感特征提取方法。为提高信号故障信息的提取质量,对采集信号进行相空间重构得到一种Hankel矩阵。根据该矩阵的奇异值差分谱,确定降噪阶次进行SVD降燥。用EEMD分解降噪后的信号可获得11个本征模态函数(intrinsic mode function,简称IMF)和1个余项。依据建立的峭度-均方差准则,筛选出一个能够有效描述故障状态的敏感IMF分量,计算其相应的Teager能量算子(Teager energy operator,简称TEO),对此TEO进行Fourier变换,实现了对滚动轴承弱故障模式的有效辨识。用美国凯斯西储大学公开的滚动轴承故障信号对所建立的方法与传统EEMD-Hilbert法和EEMD-TEO方法进行对比,结果表明:经本方法提取的敏感特征能准确突显滚动轴承故障频率发生的周期性冲击,可准确识别其故障类型。     

OEEMD与Teager能量算子结合的轴承故障诊断

针对滚动轴承发生局部故障时振动信号中微弱周期性冲击的特征提取问题,提出参数优化集合经验模式分解(optimal ensemble empirical mode decomposition,简称OEEMD)与Teager能量算子解调结合的滚动轴承故障诊断方法。首先,针对集合经验模式分解(ensemble empirical mode decomposition,简称EEMD)过程中两个关键参数k(加入白噪声的幅值系数)和m(集合平均次数)的准确选取问题,通过引入相关系数、相关均方根误差和信噪比分析,给出一种可自适应确定这两个参数取值的OEEMD方法,通过OEEMD将冲击从滚动轴承振动信号中分离出来;其次,采用Teager能量算子对其进行包络解调,计算出瞬时幅值后再对瞬时幅值进行包络谱分析,以获取冲击的特征频率,从而对滚动轴承故障进行准确诊断。仿真信号分析和应用实例验证了该方法的有效性。     

机械加工过程中轴承故障诊断方法研究

为了提高机械加工过程中滚动轴承故障诊断准确度,提出了基于新的解析能量算子的轴承故障诊断方法.在分析Teager能量算子缺陷基础上,提出了新的能量算子,命名为解析能量算子;解析能量算子无需满足Teager能量算子的使用条件,且能够更好地跟踪故障信号的冲击瞬态特征;使用EMD算法分解原始振动信号,给出了多指标融合的IMF分...