[發明專利]一種采用脈沖小波能量譜分析的滾動軸承故障診斷方法

無效

• 申請號: 201310218928.2
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103335841A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 張利;夏天;王學芝;陳謙;趙中洲
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

1.一種采用脈沖小波能量譜分析的滾動軸承故障診斷方法，基本步驟如下：

1）采集原始信號：通過數據采集系統采集由安裝在軸承器件上的傳感器收集的振動信號；

2）對步驟1）采集的信號進行脈沖小波變換處理；

3）計算由步驟2）分離出的各個頻率段信號的小波能量；

4）根據步驟3）計算出的小波能量譜，與Daubechies小波計算結果對比，以判斷軸承所處運行狀態。

2.根據權利要求1所述的一種采用脈沖小波能量譜分析的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于：步驟2）中脈沖小波變換處理過程如下：

設采集的信號為s(t)，求得信號s(t)與經過平移和伸縮后的脈沖小波函數ψ(t)的積分：

C(a,b)=∫Rs(t)1aψ(t-ba)dt,a∈R+,b∈R---(1)]]>

式（1）中a是尺度參數，b是時間定位參數；

在脈沖小波變換中,a=2^j,b=k2^j,式中j和k都是整數；

小波函數為ψ(t)=(e^iπt-e^-iπt)/iπ；其中ψ_j,k(t)=2^-j/2ψ(2^-jt-k)，式中j和k都是整數；

設具有單脈沖的小波濾波器g作為小波函數ψ，它是基于常規網格ΔZ定義的，其中Δ為采樣周期，脈沖小波分析可以由下式描述：

C(a,b)=c(j,k)=Σn∈Zs(n)gj,k(n)---(2)]]>

式中a=2^j，b=k2^j，j和k都是正整數，脈沖小波重構由下式定義：

s(t)=Σj∈ZΣk∈Zc(j,k)ψj,k(t)---(3)]]>

第j層的細節可以由下式描述：

Dj(t)=Σk∈Zc(j,k)ψj,k(t)---(4)]]>

第J層可以近似表達為：

AJ-1=Σj>JDj---(5)]]>

下面兩個表達式成立：

A_j-1=A_j+D_j???(6)

s=Aj+Σj≤JDj---(7)]]>

在迭代分解過程中，可以使信號s(t)分解成許多個具有連續相似性的低分辨率組件。

3.根據權利要求1所述的一種采用脈沖小波能量譜分析的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于：步驟3）計算出各個頻率段信號的能量過程如下：

采用能量譜分析方法，假設信號s(t)具有有限能量且滿足：

s(t)∈L2(R)⇔∫R|s(t)|2dt<+∞---(8)]]>

式中L²(R)表示具有有限能量的信號空間；

信號s(t)的小波變換為：

C(a,b)=∫Rs(t)1aψ(t-ba)dt,a∈R+,b∈R---(9)]]>

其中小波函數ψ(t)需要滿足容許性條件：

Cψ=∫-∞+∞|ω|-1|ψ(ω)|2dω<∞---(10)]]>

式中ψ(ω)為小波函數ψ(t)的傅里葉變換。

信號s(t)的小波變換能量守恒且滿足：

∫-∞+∞|s(t)|2dt=1Cψ∫-∞+∞∫-∞+∞|C(a,b)|2dadba2---(11)]]>

上式也可以寫成：

∫-∞+∞|s(t)|2dt=∫-∞+∞E(b)db---(12)]]>

其中

E(b)=1Cψ∫-∞+∞|C(a,b)|2a2da---(13)]]>

式(13)給出了信號在時間軸上的所有能量分布，E(b)表示信號的小波能量。