[發明專利]基于微型傳感器的旋轉機械角域振動信號獲取裝置和方法

有效

• 申請號: 201610150920.0
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105675113B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 邵毅敏;郭放
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01H1/00
• 分類號: G01H1/00;G01P15/02
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 路寧

1.一種基于微型傳感器的旋轉機械角域振動信號獲取方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，通過加速度傳感器采集旋轉機械齒輪振動加速度信號，并將所得信號經過線性相位濾波器進行濾波；

S2，對濾波后信號進行群延遲修正，獲取低頻轉速信號數據和高頻振動加速度信號數據；

S3，通過希爾伯特變換得到該加速度傳感器的瞬時角位置參考信號數據，對高頻振動加速度信號數據進行重采樣，得到角域振動加速度信號值。

2.根據權利要求1所述的基于微型傳感器的旋轉機械角域振動信號獲取方法，其特征在于，所述S1包括：

從微型加速度傳感器采集的離散數字信號用數組s表示，信號長度為m個采樣點：

s＝[s(0) s(1) ... s(m)]^T

將所得信號s分別通過線性相位低通濾波器和線性相位高通濾波器，濾波器抽頭權系數分別用線性相位低通濾波數組w_L和線性相位高通濾波數組w_H表示，濾波器階數為N，濾波器群延遲分別為低通濾波τ_L個采樣點和高通濾波τ_H個采樣點：

w_L＝[w_L(0) w_L(1) ... w_L(N)]^T，

w_H＝[w_H(0) w_H(1) ... w_H(N)]^T。

3.根據權利要求1所述的基于微型傳感器的旋轉機械角域振動信號獲取方法，其特征在于，所述S2包括：

濾波后的信號為低通濾波信號s_L和高通濾波信號s_H表示，即原始信號與濾波器抽頭權數組的卷積運算結果：

由于濾波器對信號相位的延遲作用，濾波后的信號存在不同長度的群延遲，為同步濾波后的兩組信號，以便后續重采樣計算，需要對兩組信號進行群延遲修正，即分別將兩組信號從時域上向前移動τ_L和τ_H個采樣點，修正后的信號即為低頻轉速信號s_R與高頻振動加速度信號s_A，

s_R＝[s_L(τ_L) s_L(τ_L+1) ... s_L(m)]^T，

s_A＝[s_H(τ_H) s_H(τ_H+1) ... s_H(m)]^T。

4.根據權利要求1所述的基于微型傳感器的旋轉機械角域振動信號獲取方法，其特征在于，所述S3包括：

對低頻轉速信號進行希爾伯特變換得到復數解析信號，再對復數解析信號求幅角提取轉速信號的瞬時相位，所述加速度傳感器的瞬時角位置，用s_P表示：

s_P＝Arg(Hilbert(s_R))

以s_P作為參考角度信號，對原始時域振動信號s_A進行重采樣，為角域振動加速度信號。

5.根據權利要求1所述的基于微型傳感器的旋轉機械角域振動信號獲取方法，其特征在于，所述S3中重采樣步驟包括：

S3-1，讀取旋轉機械齒輪第一個采樣點的角度值和加速度值；

S3-2，將該采樣點的加速度值存入角域信號數組中；

S3-3，將該采樣點設置為參考點；

S3-4，讀取下一個采樣點的角速度值；

S3-5，將該下一個采樣點與參考點的角度值相減；

S3-6，如果相減之后的角度值大于等于1度則執行S3-2，如果小于1度則舍棄該采樣點的加速度值，重新執行S3-4。