[發明專利]一種平動機構振動信號識別方法

無效

• 申請號: 201410056639.1
• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103791999A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 施全;李文禮;石曉輝;郭棟;鄒喜紅;張志剛;郝建軍
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 穆祥維

技術領域

本發明涉及的是一種信號處理技術領域的方法，具體是一種針對平動機構振動信號的識別方法。

背景技術

平動機構，如齒輪齒條、滾珠絲桿，滾柱絲桿、滑軌、導軌等機構，由于加工或安裝精度誤差，在運行過程中由于多種原因往往會出現振動和噪聲，影響設備運行的平穩性和現場操作人員的舒適性，有時甚至引發設備故障。隨著技術水平的不斷發展，設備控制的精度要求不斷提高，對平動機構振動噪聲研究的相關文獻也不斷出現。經過對現有技術的檢索發現，文獻《汽車座椅電動滑軌的振動信號分析與特征提取》（噪聲與振動控制，2011年6月第3期）從汽車座椅電動滑軌產品檢測得到的振動信號中提取影響產品舒適性的特征信號，并以其對應的功率密度作為產品質量評判的標準之一。利用二階循環統計量循環譜密度函數的解調特性，對產品振動信號的循環譜密度函數切片圖進行分析，得到隱含在其中的特征調制信號，并根據影響人體舒適感的頻率范圍找出缺陷頻率點，依據缺陷頻率點的功率密度，可以較好的評價產品的性能。文獻《SC型齒輪齒條式施工升降機振動噪聲分析》（數字化用戶，2013年第10期）分別從齒輪齒條嚙合安裝精度誤差、運行部件之間的間隙和動力驅動不平衡等幾個方面論述了引起齒輪齒條式施工升降機振動噪聲的幾個因素。然而平動機構瞬態運動過程中得到的振動信號屬于非平穩信號，在這些狀態下并不直接滿足傅立葉變換對信號的平穩性要求，如果人為地將這類信號假定為平穩信號進行處理，結果將產生嚴重的“頻率模糊”現象，如圖1所示。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足之處，本發明提供了一種平動機構振動信號識別方法，該方法克服了致命的“泄漏效應”，等位移域采樣后的信號是以采樣階比做周期延拓，可避免信號FFT轉換時的泄漏，大大提高了系統的分析精度。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

一種平動機構振動信號識別方法，該方法包括如下步驟：

1）采用振動加速度傳感器以恒定的時間間隔對平動機構的振動信號進行第一次采樣，得到振動信號的時域采樣波形；同時采用光柵位移傳感器以相同的采樣速率對平動機構平移過程中的位移信號進行同步采樣；再將振動信號和位移信號經抗混疊濾波器濾波后，通過數據采集卡生成數字信號；

2）根據位移脈沖信號來控制采樣頻率對平動機構的振動信號進行第二次采樣，把等時間間隔的振動信號轉變為等位移間隔；

3）然后把等位移采樣間隔的振動信號進行FFT變換，得到位移空間的階次譜，從而拾取任意位置上的振動變化量。

作為本發明的一種優選方案，在步驟2）中，插值算法采用的是二次曲線擬合，根據輸入的三個脈沖時刻值(t₁,t₂,t₃)和其對應的位移(S₁,S₂,S₃)，求出二次曲線的系數（b₀,b₁,b₂），得到二次曲線方程，進而得到位移所對應的時刻；然后根據位移所對應的時刻對原始振動信號重采樣，就可以得到等位間隔的振動信號；平動機構在短時間內是作勻加或減速度運動，平動機構行駛的位移S(t)表示為:

S(t)=b₂t²+b₁t+b₀????（1）

式中,b₀,b₁,b₂為待定系數,t為時間點；將三個依次到達的脈沖時間點(t₁,t₂,t₃)代入(1)式,由于設定的位移重采樣間隔△s是固定的,求解可得任意位移S_i，S₁≤S_i≤S₃,S₁為t₁所對應的位移，S₃為t₃所對應的位移，且且S_i=k△s,k為正整數，所對應的時刻: