[發明專利]基于多尺度形態學分析的齒輪故障診斷方法

無效

• 申請號: 200910043718.8
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101644623A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 羅潔思;于德介;彭富強
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏昌偉

1.一種基于多尺度形態學分析的齒輪故障診斷方法，包括以下步驟：

利用加速度傳感器獲取齒輪振動加速度信號；

采用EMD分解方法將獲得的振動加速度信號分解為多個IMF分量；

從分解的IMF分量中選取包含故障主要信號的高頻IMF分量，利用選取的IMF分量重構信號；

對重構信號進行多尺度形態學解調分析，其步驟：

1)設重構得到的信號為X，采用基于局部極值自適應搜索的方法，得到長度尺度λ_l的最大值和最小值分別為：

長度尺度λ_l＝{λ_lmin，λ_lmin+1，...，λ_lmax}，其中i_n為信號X的極值間隔，高度尺度λ_h定義為：

λ_h＝{β[p_nmin+j·(p_nmax-p_nmin)/(λ_lmax-λ_lmin)]}

式中j＝0，1，2...，λ_lmax-λ_lmin，其中p_nmin，p_nmax分別為信號X極值的最大和最小值，β是尺度的幅值系數，β＝1/3；

2)結構元素B為三角形結構元素，即B＝[0，1，0]，利用步驟1自適應搜索得到結構元素尺度λ＝(λ_l，λ_h)，計算得到信號對應的每個λB，設得到的結構元素為λB＝{λ_1B，λ_2B，...，λ_nB}，其中λ_1B，λ_2B，...，λ_nB分別是由式：

λ₁＝{λ_lmin，λ_lmin+1，…，λ_lmax}按順序計算得到的結構元素；

3)用結構元素λ_1B對重構得到的信號X進行形態學差值操作，即執行其中DIF操作的表達式為DIF(f)＝(f·g-fοg)，f(n)是待處理一維多值信號，定義域為D_f＝0，1，2，…N-1，g(n)為一維結構元素序列，定義域為D_g＝0，1，2，M-1，其中N和M都是整數，且有N≥M，f·g和fοg分別表示形態學閉、開運算；令得到的信號為x₁(t)，再用結構元素λ_2B對x₁(t)進行DIF操作，得到x₂(t)，重復上述過程，第n-1次得到x_n-1(t)，用λ_nB對x_n-1(t)進行DIF操作，得到信號x_n(t)；

4)對信號x_n(t)進行傅立葉分析，并作傅立葉頻譜圖；

觀察解調結果傅立葉頻譜圖是否在故障特征頻率或其倍頻處存在明顯峰值，進而判斷旋轉機械是否發生故障。