[發明專利]變速機械故障診斷的轉速跟蹤采樣及譜號固化分析方法

有效

• 申請號: 201010169783.8
• 申請日: 2010-05-10
• 公開（公告）號: CN101846692A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 唐德堯;王定曉;宋辛暉;曾承志;黃貴發
• 申請（專利權）人: 唐德堯
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及一種變速機械故障診斷的轉速跟蹤采樣及譜號固化分析方法，屬于機械裝備可靠性與安全技術范疇。

技術背景

著名數學家傅立葉于18世紀提出了分析時域信號X(t)中的周期信號所含對應頻譜X(f)的傅立葉級數，使得復雜時域信號中的頻率內涵得以一目了然的表達，后人謂之為傅立葉變換；20世紀以來，隨著計算機及計算技術的發展，人們提出了根據傅立葉變換的快速傅里葉變換定義算法——FFT，為周期信號的頻譜分析開拓了劃時代的新領域。該技術被逐漸引入現代故障診斷的信號分析中，例如用來精確分析絕大多數勻速運轉的機械設備的振動、沖擊信號中的各種簡諧振動分量，成為所謂頻譜分析的基礎性工具。例如圖1所示，圖1-1表達的時域信號X(t)，在未經FFT分析之前，未必有人能識別其中的周期性信號內涵；而經過FFT分析之后，則得到了清晰的頻譜，識別出X(t)中，含有頻率為幅度為1、頻率為的150、200、350Hz正弦波和幅度為1的100Hz的方波，如圖1-2；而形成圖1-1波形的原始振動是用圖1-3所示的電路仿真，對圖1-4所示的4個簡單信號疊加生成的。圖1-1中100、300、500、700、900Hz譜線的幅度1.27、0.424......符合幅度為1的方波的傅立葉展開式如下：

X(t)=4π(sinωt+13sin3ωt+15sin5ωt+17sin7ωt+19sin9ωt......)]]>

=1.2732sinωt+0.4244sin3ωt+0.2546sin5ωt+0.1820sin7ωt+0.1415sin9ωt+......]]>

圖1-4所示的4個簡單信號在時間領域是周期性的，因此，即便它們疊加為圖1-1的復雜時域信號波形，也能夠通過FFT分析出各該信號的頻率及幅度，各該頻率的倒數即是各信號的周期。在勻速運轉的機器上，由各種原因產生的振動均符合上述這些周期信號的規律，即具有周期性，從而也能夠通過FFT分析出各種振動成分的頻率和幅度，如圖1-1～圖1-4所示的經典的天文時鐘采樣對于周期信號能夠準確分析的示意圖。