[發明專利]一種基于子帶信號分析的機械設備狀態監測方法

有效

• 申請號: 201110053539.X
• 申請日: 2011-04-18
• 公開（公告）號: CN102243140A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 楊彥利
• 申請（專利權）人: 楊彥利
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M13/02;G01M13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于子帶信號分析的機械設備狀態監測方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟1.對于待監測的機械設備，利用傳感器測取該機械設備運行的狀態信號；

步驟2.對步驟1獲取的狀態信號進行預處理，得到適合計算機處理的數字信號；

步驟3.設計多級濾波器，對步驟2處理后的數字信號進行多級濾波處理，得到一組子帶信號；

步驟4.對步驟3得到的子帶信號進行包絡分析，求取子帶信號的包絡；

步驟5.對步驟2預處理后的狀態信號、步驟3得到的子帶信號和步驟4得到的子帶信號的包絡信號進行信號處理；

步驟6.對步驟5的信號處理結果進行特征提取；

步驟7.利用步驟6提取的特征，對機械設備的運行狀態進行分析，得到該機械設備的運行狀態的分析結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于子帶信號分析的機械設備狀態監測方法，其特征在于：所述步驟1中機械設備運行的狀態信號包括振動信號、噪聲信號、溫度信號中的一種或者幾種。

3.根據權利要求1所述的一種基于子帶信號分析的機械設備狀態監測方法，其特征在于：所述步驟2中對信號進行預處理的過程包括功率放大、濾波、調制與解調、采樣與量化處理方法。

4.根據權利要求1所述的一種基于子帶信號分析的機械設備狀態監測方法，其特征在于：所述的步驟2中多級濾波器由若干個高通濾波器組成，高通濾波器的截止頻率和個數根據實際需要來設置；若第i級高通濾波器的截止頻率記為ω_i，并且令b_i＝ω_i/ω_i-1，則有b_i∈(0，1)，亦即高通濾波器的截止頻率從第一級到最后一級逐級減小；對于整個多級濾波器，b₁，b₂，…b_i的取值可以相同，也可以不同。

5.根據權利要求1和權利要求4所述的多級濾波器，其對信號x(n)的多級濾波過程如下：

1)信號x(n)經一個高通濾波器濾波后得到一個高頻信號v₁(n)；

2)從信號x(n)中減去高頻信號v₁(n)，得到r₁(n)＝x(n)-v₁(n)；

3)將信號r₁(n)高通濾波后得到高頻信號v₂(n)，信號r₁(n)與v₂(n)相減后得到r₂(n)＝r₁(n)-v₂(n)；

4)繼續對信號r₂(n)進行高通濾波，以得到更多的子帶信號，子帶信號的個數取決于多級濾波器中高通濾波器的個數。

6.根據權利要求1所述的一種基于子帶信號分析的機械設備狀態監測方法，其特征在于：所述的步驟4中子帶信號的包絡采用RC網絡的硬件方法獲取或者采用軟件方法獲取。

7.根據權利要求6所述的一種基于子帶信號分析的機械設備狀態監測方法，其特征在于：所述采用軟件方法獲取是首先找出子帶信號的所有局部極值點，然后針對局部極大值序列進行樣條插值擬合形成上包絡線，針對局部極小值序列進行樣條插值擬合形成下包絡線。

8.根據權利要求6所述的一種基于子帶信號分析的機械設備狀態監測方法，其特征在于：子帶信號滿足窄帶信號條件時可采用希爾伯特變換方法來提取包絡信號。

9.根據權利要求1所述的一種基于子帶信號分析的機械設備狀態監測方法，其特征在于：步驟5所述的信號處理方法包含從時域、頻域和時-頻域角度對信號進行的描述，具體描述方法包括：時域波形分析、相關分析、統計分析、頻譜分析、短時傅里葉變換、Wigner-Ville分布、細化譜分析、功率譜分析、倒譜分析和基于人工神經網絡的專家系統。

10.根據權利要求1所述的一種基于子帶信號分析的機械設備狀態監測方法，其特征在于：步驟6所述的特征提取是指從步驟5信號處理的結果中提取一組能夠反映設備的狀態的信息。