[發明專利]機械設備離線檢測系統振動信號頻譜分析和報警方法

有效

• 申請號: 201410628163.4
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN105651376B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 劉晗
• 申請（專利權）人: 上海寶鋼工業技術服務有限公司
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 沈國良

1.一種機械設備離線檢測系統振動信號頻譜分析和報警方法，其特征在于本方法包括如下步驟：

步驟一、對振動信號進行傅里葉變換，得到振動幅值序列和頻率分量序列{A_i,f_i|i＝0,Λ,N-1}，其中A_i為振動幅值、f_i為頻率分量、N為譜線數；

步驟二、采用高斯函數模板平滑振動信號的頻譜數據，選擇大于3的正奇數L作為平滑長度，計算高斯函數模板的中心位置c＝(L-1)/2，計算高斯函數模板的寬度系數得到高斯函數序列j＝0,Λ,L-1；

步驟三、高斯函數序列的每一個元素除以中心元素G_c，得到高斯函數模板M_j＝G_j/G_c,j＝0,Λ,L-1；

步驟四、振動幅值序列前后各延長c個點，得到長度為N+2c的幅值序列，即原振動幅值序列為{A₀,A₁,L,A_N-1}，前后各加c個零的幅值序列為{0,Λ,0,A₀,A₁,Λ,A_N-1,0,Λ,0}；

步驟五、從幅值序列中依次選擇長度為L的子序列與高斯函數模板進行內積運算，相同頻率分量對應的內積結果相加，得到各頻率分量對應振動幅值A_i的包絡序列i＝0,Λ,N-1，其中A_i為振動幅值，M_j為高斯模板函數值，E_i為包絡序列；

步驟六、將{E_i,f_i|i＝0,Λ,N-1}作為振動信號的全頻帶分布特征，獲得新的振動信號頻譜{A′_i,f_i|i＝0,Λ,N-1}，其中A′_i為新采集到的振動信號幅值，計算A′_i與包絡序列E_i的相對總值和單譜線相對最大值

其中，以10～20倍頻率分辨率將新采集振動信號的{A_i,f_i|i＝0,Λ,N-1}頻譜等分為l段，計算各段振動能量之和在總振動能量中所占的比例，得到能量比例序列e₁，e₂，…e_l，其中振動能量為各頻率分量處振動幅值的平方；

在能量比例序列中從大到小選取能量峰值點，直到剩余的能量峰值均小于平均能量比例的1/l或者已選取的能量峰值點能量總和大于0.7，組成新的能量峰值序列其中p₁,L,p_n為選取能量峰值點在能量比例序列中的序號，n為能量峰值點個數；

峰值序列中相鄰兩個能量峰值點為和i＝1,L,n-1，在能量比例序列中序號為p_i和p_i+1的能量比例值中查找小于剩余平均能量比例e_s的極小值，其中剩余平均能量為原能量比例序列中去掉能量峰值點后的序列，則如果極小值個數大于2，則將第一個極小值和最后一個極小值作為分段的頻段邊界，如果極小值個數小于或等于2，則選擇較小的一個極小值作為分段的頻段邊界，如果不存在極小值，在相鄰能量峰值間不作頻段劃分；設定各分段的頻段振動能量值的1～2倍作為相對報警閾值，以識別新產生的振動信號的振動能量分布異常；

步驟七、設置報警閾值T＝1.1～2，如果I₁>T或I₂>T，則給出報警信號。

2.根據權利要求1所述的機械設備離線檢測系統振動信號頻譜分析和報警方法，其特征在于：平滑長度L的選擇范圍為3＜L≤15。