[發明專利]一種基于變采樣長度相關濾波的不平衡信號提取法

在審

• 申請號: 201410752750.4
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN104502022A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 張建軍;徐娟;張利;呂格格;魏振春;羅軼超
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01M1/22
• 分類號: G01M1/22;G06F19/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及不平衡信號提取方法，具體涉及一種基于變采樣長度相關濾波的不平衡信號提取法。

背景技術

隨著旋轉機械旋轉速度的提高，機械運轉穩定性要求嚴格，旋轉平穩性可以用不平衡信號的相位和幅值的量值來衡量，通過平衡不平衡量達到平衡即動平衡技術。動平衡技術原理：當電機帶動軸旋轉時，通過安裝在軸的支撐結構上的傳感器采集軸的振動信號，對振動信號進行消噪濾波等相關信號處理獲得不平衡信號，計算不平衡信號相位和幅值，通過移動配重塊等補償裝置到平衡不平衡量位置，實現軸的平穩轉動。傳感器采集到的信號包括環境振動噪聲、傳感器及機床產生的多種頻率干擾信號，共振效應告訴我們，影響需要信號最主要的是與所需信號頻率相近的信號，因此如何從近頻噪聲干擾信號中精確提取不平衡信號量，對于準確控制動平衡量有著重要意義。

目前對信號濾波處理的方法有數字跟蹤濾波、諧波小波濾波、自適應濾波，濾波是根據頻率波段選擇信號，無法有效的消除與信號頻率相近的近頻干擾信號。

不平衡信號信號幅值和相位的提取方法有FFT法、相關濾波法、正弦參數估計法、現代譜估計法。FFT法在有限數據長度情況下存在頻譜泄露，難以很好抑制近頻干擾對不平衡信號的影響。相關濾波法和正弦參數估計法頻率分辨率低，無法分辨近頻干擾。現代譜估計法具有高分辨率，在短數據條件能準確的估計干擾頻率，但對幅值和相位估計不準確。結合上述方法的各自優點，上海交通大學的齊偉等人提出以殘差MUSIC譜中給定頻率點的幅度值為觀測變量判定參數擬合效果，提取該頻率成分的幅值和相位。MUSIC譜具有高分辨率的特性，可以在短數據情況下就能準確的估算近頻干擾頻率。

通過構建模型驗證模型等試驗，我們發現采樣長度與干擾度有一定的規律性，改變采樣長度并進行相關濾波可以比較準確的獲取到不平衡信號相位和幅值信息。

發明內容

本發明的目的在于針對不平衡信號的近頻干擾問題，提出一種基于變采樣長度相關濾波的不平衡信號提取法，通過估算近頻干擾頻率，結合相關濾波法的近頻干擾規律合理選擇變采樣長度，使近頻干擾信號對不平衡信號相位和幅值提取精度的干擾降到最低。

本發明采用的技術方案是：

一種基于變采樣長度相關濾波的不平衡信號提取法，具體實現步驟如下：

①獲得最大的干擾頻率f₁和不平衡信號頻率f₂，具體得到方法是：采集旋轉軸的振動信號，對采集到的信號數字跟蹤濾波后進行MUSIC功率譜估計獲得幅值最大的干擾頻率，不平衡信號頻率是由轉速傳感器測得；