转子裂纹AE信号特征提取的时频分析方法

转子裂纹的声发射(AE)信号是一种非平稳、非线性信号,对于非平稳、非线性信号,时频分析是有效的方法.由于小波包对时变信号具有多分辨分解和重构能力,以及伪Wigner-Vill时频分布对时变信号具有优良描述特性,可以将两者结合起来用以诊断早期裂纹故障.通过实验研究,说明该方法能够从微弱的早期裂纹AE信号中清晰准确地提取出裂纹故障特征,实现转子早期裂纹故障的精确诊断.     

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。      

滚动轴承故障声发射信号的小波包络谱分析

利用声发射信号的高频特性采集滚动轴承故障信息,采用小波分析技术把信号分解在不同频带,对信号进行重构,从而消除背景噪声,再采用小波包络谱分析方法识别故障信息.试验结果证明,基于声发射信号的小波包络谱分析可以有效地检测滚动轴承故障.     

适于声发射信号故障特征提取的小波函数

小波分析具有很强的弱信号检测能力,适于提取声发射信号的故障特征,但是在目前声发射信号的小波分析中,所普遍采用的小波函数诊断效果欠佳,亟需改进和优化.在分析典型机械故障声发射信号特征的基础上,根据损伤型声发射信号故障特征的提取原理,通过连续小波基函数的构造方法,设计了一种适于声发射信号故障特征提取的小波基函数.将该函数与普遍使用的Daubechies小波同时用于声发射检测的滚动轴承损伤类型及部件的识别,结果表明前者的诊断效果更加清晰、准确、可靠.理论分析和试验研究均证明了所构造小波函数的科学性和有效性.     

转子系统启动过程局部碰摩故障实验研究

通过转子台启动过程实验模拟了局部碰摩故障发生的过程,基于Hilbert-Huang变换（HHT）得到了不同程度局部碰摩故障的时频分布特征,给出了单点碰摩与局部碰摩故障的区分方法。实验分析结果表明,单点局部碰摩故障时频分布特征表现为瞬时频率沿基频的规律性的突变与波动,其强度与碰摩程度有关,并且突变时刻与碰摩发生位置相对应;局部接触碰摩发生时,时频图上基频成分波动变化加剧,出现低频及规律变化的高频成分。基于HHT的时频分布可以在转子系统发生局部碰摩早期发现故障,与传统的频谱分析相比,能更准确地反映碰摩故障的特征。     

基于声信号的发动机故障测试方案及分析研究

基于声信号的汽车故障监测诊断方法近些年发展较快,因声信号具有精确性和稳定性等特点,借助计算机技术运用信号处理的方法对汽车运行时发出的声音进行分析,提取其振动特征量,可以对其运转情况的预测提供精准的数据分析依据。本文将着重介绍基于声信号的故障测试方案的确定过程及如何运用现代分析方法来分析和处理声信号这样非平稳的信号。实验结果表明,用小波变换和小波包分析对声信号进行分析处理具有很好的效果。     

基于信息熵的滚动轴承声发射信号故障诊断

利用声发射信号进行低速滚动轴承故障检测.在状态特征提取的基础上,从信息融合的思想出发,建立一种基于时域的奇异谱熵、频域的功率谱熵、时-频域的小波能谱熵和空间特征谱熵的故障诊断方法,并作为综合评价滚动轴承运行状态的定量特征指标.     

基于实测冲击响应的转子碰摩故障特征提取方法

提出基于被测系统实测冲击响应的碰摩故障特征提取方法.以归一化实测冲击响应为基函数对振动信号进行分析,可提取出冲击响应成分.在此基础上,提出针对冲击响应成分的信号分析方法一周期序列变换,该方法可有效识别出是否存在周期性冲击响应和冲击响应出现的周期.考虑到在检测方便性和信号成分简单性上静子振动信号较转子振动信号有诸多优越性,提出同时检测转静子两种振动信号对碰摩故障进行诊断的方法.试验验证结果表明所提出的理论方法和试验技术是可行和高效的.     

基于局部投影算法的齿轮故障声信号特征提取

局部投影算法采用延时坐标将时间序列进行相重构,在高维的相空间上采用局部投影的方法将相空间分解成正交的子空间,通过子空间中吸引子特性的不同来分离时序中的背景信号和弱特征信号分量。提出将局部投影算法用于设备故障声信号的降噪,通过齿轮故障信号的特征提取实验证实该方法用于识别设备故障的有效性。     

基于高阶谱分析的转子裂纹的诊断

研究了基于高阶谱特性的转子裂纹的诊断 ,分析和实验表明无裂纹轴和有裂纹轴的高阶谱具有显著的差别 ,不同的裂纹深度、位置的转子裂纹的高阶谱 (主要是三阶谱 )也有较大的差别 ,利用高阶谱对转子裂纹的诊断具有良好的应用前景     

SIMULATION OF CRACK DIAGNOSIS OF ROTOR BASED ON MULTI-SCALE SINGUUR-SPECTRUM ANALYSIS

In the diagnosis of rotor crack based on wavelet analysis, it is a painful task to find out an adaptive mother wavelet as many of them can be chosen and the analytic results of different mother wavelets are yet not the same. For this limitation of wavelet analysis, a novel diagnostic approach of rotor crack based on multi-scale singular-spectrum analysis (MS-SSA) is proposed. Firstly, a Jeffcott model of a cracked rotor is developed and the forth-order Runge-Kutta method is used to solve the motion equations of this rotor to obtain its time response (signals). Secondly, a comparatively simple approach of MS-SSA is presented and the empirical orthogonal functions of different orders in various scales are regarded as analyzing functions. At last, the signals of the cracked rotor and an uncracked rotor are analyzed using the proposed approach of MS-SSA, and the simulative results are compared. The results show that, the data-adaptive analyzing functions can capture many features of signals and the rotor crack can be identified and diagnosed effectively by comparing the analytic results of signals of the cracked rotor with those of the uncracked rotor using the analyzing functions of different orders.     

基于复杂知识的转子多故障诊断系统

针对转子故障的复杂特点，提出复合嵌套概率推理网络知识表达形式及多推理方式并存的推理机制，建造了转子故障诊断专家系统。通过转子故障诊断实例，验证了系统诊断的可行性。     

基于小波分析的机械故障特征提取研究

常见的机械故障诊断研究侧重于对故障的识别和分类,相应的故障诊断方法均为提高诊断的准确率而设计;从实际应用角度来讲,这样的诊断方法是不全面的。全面反映设备故障状况的因素除了故障类别外,还应指出故障的具体位置和程度。冲击,油膜振荡,碰摩和转速突变等故障往往产生奇异信号,奇异点包含了更为丰富的故障信息。小波分析具有良好的时频局部化特性,为描述信号的奇异性提供了手段,为此提出用小波分析方法,通过对奇异故障信号的检测,信噪分离和信号频带分析来提取故障特征,以确定故障的位置和程度,这种方法提取的故障信息应用在神经网络等其他故障诊断方法中可以更准确,更全面地诊断故障,柴油机和风机故障实例证明了该方法的有效性。     

SIGNAL FEATURE EXTRACTION BASED UPON INDEPENDENT COMPONENT ANALYSIS AND WAVELET TRANSFORM

It is an important precondition for machine fault diagnosis that vibration signal can be extracted effectively. Based on the characteristic of noise interfused during the course of sampling vibration signal, independent component analysis (ICA) method is combined with wavelet to de-noise. Firstly, The sampled signal can be separated with ICA, then the function of frequency band chosen with multi-resolution wavelet transform can be used to judge whether the stochastic disturbance singular signal is interfused. By these ways, the vibration signals can be extracted effectively, which provides favorable condition for subsequent feature detection of vibration signal and fault diagnosis.     

基于区间B样条小波有限元的转子裂纹定量识别

研究一种基于区间B样条小波有限元的转子横向裂纹定量识别方法.构造包含转动惯量影响的区间B样条小波Rayleigh梁单元,高精度求解裂纹转子前三阶固有频率,获得裂纹相对位置和相对深度作为变量的固有频率解曲面.然后将实测的裂纹转子前三阶固有频率作为裂纹识别问题的输入,利用三条等高线的交点定量识别出裂纹存在的相对位置和相对深度.数值仿真和试验研究结果表明,该方法鲁棒性强,单元数量少,辨识精度和效率高,为转子系统裂纹定量识别提供了新方法.     

波叠加法在机械噪声故障特征提取中的应用研究

声学故障诊断中,测量到的噪声信号是现场所有声信号的混合.为提取待诊设备噪声故障特征,建立机器系统的多声源宽带相关混合声场模型,使用波叠加法重建源表面为任意形状的空间声压场分布,计算出未知声源的数目与位置.提出的算法具有计算速度快、重建精度高,能够消除其他噪声源信号的干扰,从较小的信噪比的观测信号中分离待监测源信号的功率谱,有效提取机械噪声故障特征.实验结果验证模型与算法的可行性.     

基于关联维数和小波分析的转子系统碰摩故障分析

利用转子实验台,通过调整转定子间隙,对转子系统启动过程发生的碰摩故障进行模拟,采集其位移响应,进而计算不同时间段下的关联维数,得到关联维数随碰摩发展程度的演变规律及其不同碰摩程度的过渡区,最后利用重排小波尺度图对碰摩过渡区域进行详细的特征提取。结果表明,结合关联维数和重排小波尺度图,可以更好地了解碰摩发展过程,进而可以更好地识别早期碰摩故障。     

基于时频奇异谱和RVM的柴油机故障诊断研究

提出一种基于双树复小波包时频奇异谱和关联向量机的柴油机故障诊断方法,针对连续小波时频分布计算量大,分析速度慢,运用双数复小波包分解提取柴油机缸盖振动信号中的时频分布特征,并进行奇异值分解,结合柴油机运行的时域特点,通过特征优选,形成组合特征集,输入关联向量机多类分类器,从而实现柴油机的故障诊断.试验结果表明,该方法分析...     

小波多重分形及其在振动信号分析中应用的研究

不同于许多基于FFT的信号分析方法,多重分形谱分析的是信号的几何结构特征。以前,多重分形谱的计算方法都有其固有的缺点,使多重分形谱的应用受到限制。而小波局部极大模方法因其简单性和有效性,近来在多重分形谱计算方面受到了广泛的关注。较系统地阐述了多重分形的概念和多重分形谱的小波局部极大模计算方法,讨论了多重分形谱在故障诊断领域的应用途径,并用多重分形谱对不平衡、油膜涡动、联轴器不对中和碰摩等旋转机械的4种典型故障的振动信号进行了事例研究。研究结果表明,多重分形谱能够很好的反映振动信号的几何结构特征,为机械设备故障诊断提供了又一种有效的方法。