[發明專利]用于旋轉機械故障診斷的多頻帶包絡譜陣

在審

• 申請號: 201510050392.7
• 申請日: 2015-02-02
• 公開（公告）號: CN104596756A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 柳亦兵;姜銳;滕偉;安宏文;辛衛東
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;內蒙古京隆發電有限責任公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M13/02
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.用于旋轉機械故障診斷的多頻帶包絡譜陣，其特征在于，包括以下步驟：

1.確定窄帶濾波器的類型和濾波頻寬。濾波器類型沒有嚴格限制，可以選擇任何形式的經典帶通濾波器，如巴特沃斯帶通濾波器、切比雪夫濾波器等。濾波頻寬則需要根據分析對象的結構和信號特征確定，窄帶濾波的目的是提取信號中故障產生的周期性沖擊成分，從中提取幅值包絡函數進行分析，以顯現故障引起的頻譜中的邊帶成分。因此濾波頻寬應包含若干個結構故障可能產生的最高邊帶頻率。窄帶濾波器的z域表達式為：

H(z)=Σr=0Mbrz-r1+Σk=1Nakz-k]]>

式中，b_r和a_k為濾波器系數，帶通濾波器上、下截止頻率通過濾波器系數得以體現；M、N為濾波器的滑動平均和自回歸階數；

2.確定移動濾波的頻率步長，可以選擇在0.1至0.5倍濾波頻寬范圍，步長太小，得到的包絡譜陣分辨率較高，但計算量大；反之，步長太大，計算分析速度快，但包絡譜陣的分辨率降低；

3.進行振動信號的窄帶濾波，表達式為

y(n)＝x(n)*h(n)

式中，x(n)為原始振動時間序列，h(n)為窄帶濾波器單位脈沖響應函數，由H(z)逆向z變換得到，y(n)為窄帶濾波之后的信號；

4.對濾波之后的信號進行Hilbert變換

y^(n)=1πΣτ=-∞τ=+∞y(τ)n-τ=y(n)*1πn]]>

其解析信號表示為

式中，a(n)為窄帶濾波之后的包絡信號，其相應的包絡譜如下：

A(f)＝abs(FFT(α(n)，N_f)/N_f)

式中，N_f為離散傅里葉變換之后的頻率點數，A(f)為窄帶濾波之后信號的包絡譜，FFT表示對信號做快速傅里葉變換；

5.以某個低頻頻率f₁作為窄帶濾波的中心頻率，自此開始，得到該頻率下對應的包絡譜A(f₁，f)，然后按照選定的頻率步長移動到下一個濾波中心頻率f₂，再次進行窄帶包絡分析，得到相應的包絡譜A(f₂，f)，如此循環，直到濾波頻寬覆蓋全部分析頻率范圍，最終得到多頻帶包絡譜陣∑A(f₁，f)。進一步，以振動頻率f為x軸，窄帶濾波中心頻率f₁為y軸，包絡譜幅值為z軸繪制多頻帶包絡譜陣。