[發明專利]基于諧噪比的包絡解調頻帶確定方法

有效

• 申請號: 201510243661.1
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號: CN104819766B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 林京;徐曉強;趙明;雷亞國;王琇峰;廖與禾
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01H1/12
• 分類號: G01H1/12;G01M13/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

基于諧噪比的包絡解調頻帶確定方法，先將振動加速度傳感器吸附于對被測試滾動軸承的軸承座上或將聲級計安裝于靠近軸承座上方的位置，對信號進行采集，通過構建樹狀濾波器組，對原始信號進行帶通濾波，然后通過希爾伯特變換得到信號的包絡，再利用對數頻譜估計包絡信號諧噪比將其大小作為頻帶故障特征是否顯著的指標，最后將諧噪比最大的頻帶作為最優包絡解調頻帶進行包絡譜分析，確定故障的發生和類型，本發明充分利用了故障引起沖擊的周期性，將包絡的諧噪比作為衡量故障的指標，克服了傳統峭度指標的缺點，方法具有魯棒性，可以自適應地提取最優濾波頻帶，有利于實現滾動軸承故障特征自適應提取和診斷監測的自動化。

技術領域

本發明涉及滾動軸承故障診斷技術領域，特別涉及基于諧噪比的包絡解調頻帶確定方法。

背景技術

滾動軸承是一種應用最廣泛的通用機械部件，它的健康狀況直接影響整機設備的運行質量，對滾動軸承進行健康監測和故障診斷具有重要意義。包絡解調分析是一種有效提取滾動軸承引起的周期性沖擊的方法，通過對軸承振動或輻射噪聲進行帶通濾波、希爾伯特包絡解調，根據包絡譜中軸承的故障特征頻率即可判斷軸承是否發生故障以及故障類型。

帶通濾波器的頻帶選擇是整個包絡解調方法的關鍵。傳統的譜峭度方法將濾波后信號的峭度值大小來衡量濾波結果的好壞，將峭度值最大的頻帶作為最優濾波頻帶，這種方法對大的干擾周期沖擊敏感，且在故障沖擊較為密集的情況下容易失效。在實際應用中，譜峭度確定的頻帶有可能只包含少數大的外界干擾沖擊而不是故障引起的周期性沖擊，從而使包絡解調方法失效。譜峭度方法只關注故障引起的沖擊能量大小和分布的稀疏性而忽略了沖擊的周期性，而沖擊包絡的周期性才是軸承故障的真實表征。

專利申請號為201410140890.6的專利為解決高峰值脈沖干擾帶來的包絡解調頻帶選取不準確的問題,提出以子頻帶譜峭度平均的方法來優化濾波頻帶的選取，但其方法也沒有克服峭度值會隨著沖擊密集程度增加反而會下降的缺點。

專利申請號為201410577135.4的專利在譜峭度的基礎上通過設置帶通濾波后信號包絡的周期性閾值，將低于閾值的頻帶的峭度值置零從而抑制非周期沖擊的干擾，但該方法最后還是采用的峭度值作為診斷指標，也沒有克服峭度值會隨著沖擊密集程度增加反而會下降的缺點。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供基于諧噪比的包絡解調頻帶確定方法，將濾波后包絡的諧波噪聲比(the harmonic-to-noise ratio)作為衡量帶通濾波結果的好壞的標準，實現軸承故障特征更為有效的提取。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

基于諧噪比的包絡解調頻帶確定方法，包括以下步驟：

步驟一，將振動加速度傳感器吸附于對被測試滾動軸承的軸承座上或將聲級計安裝于靠近軸承座上方的位置，對信號進行高頻采樣和抗混疊處理，將信號記為x(t)；

步驟二，構建樹狀濾波器組，對信號x(t)進行帶通濾波得到一系列的濾波信號Xi,j(t)，Xi,j(t)由濾波器組中對應的第i行第j列的有限脈沖響應(finite impulse response,FIR)帶通濾波器濾波得到；

步驟三，通過希爾伯特(Hilbert)變換得到信號Xi,j(t)的包絡并作去均值處理得到ei,j(t)；

步驟四，計算包絡信號ei,j(t)的諧噪比，記為HNRi,j，通過對數頻譜(spectrum ona logarithmic scale)計算得到；