[發明專利]一種偽周期信號周期檢測的擴展抗噪方法

有效

• 申請號: 201911107070.6
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110987432B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 樊薇;武子乾;許楨英
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種偽周期信號周期檢測的擴展抗噪方法，發明通過理論分析和數值研究，提出了一種新的擴展抗噪方法。該方法是對原擴展抗噪方法NRC的推廣，證明了自相關分析方法是擴展NRC方法的特例。結果表明，與AUTOC方法相比，NRC方法對背景噪聲的周期檢測更敏感，對周期波動的周期檢測效果更差，因此兩者的應用都比較有限。另一方面,擴展NRC方法自由參數來平衡其有效性和敏感時期檢測周期波動和背景噪音,使它能夠收斂到NRC方法或AUTOC方法,所以該方法廣泛地應用到各種信號。由仿真研究和軸承故障周期檢測的實際應用表明，擴展的NRC方法可以靈活地應用于各種周期波動強度的信號。

技術領域

本發明屬于信號處理領域，具體涉及一種基于NRC的新的擴展抗噪相關方法。

背景技術

滾動軸承是旋轉機械中常用的關鍵部件。盡早準確檢測滾動軸承故障的能力具有重要意義，因為軸承的意外故障可能導致機械故障，從而導致重大的經濟損失甚至是災難。眾所周知，滾動軸承上的故障產生一系列的瞬態，這些瞬態的重復頻率取決于它們的位置，因此故障檢測最相關的信息是這些瞬態之間的時間間隔，通常稱為故障周期。

在實際中，每個滾動單元上的載荷角隨著滾動單元進入和離開加載區而波動，因此滾動單元在加載區比在卸載區旋轉更快。因此，滾動軸承經歷了滾動元件的一些波動，從而產生了瞬變現象，即從一個周期到另一個周期，瞬變現象不會在相同的位置上完全重現。也就是說，兩個瞬態之間的時間間隔是一個隨機變量，被測振動信號同時包含背景噪聲和周期波動。因此，故障軸承振動信號的周期檢測不能忽略周期波動，而現有技術往往忽略了周期的波動。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提出了一種擴展的偽周期信號NRC(擴展抗噪)方法。本發明目的是從被稱為偽周期信號的信號中檢測出故障信息，開發一種既能有效處理周期波動(有效性)，又能有效抑制背景噪聲(敏感性)的方法。

本發明對所提方法的期望和變化進行了理論分析，即研究了該方法的有效性和敏感性。該發明具有良好的理論性能，為各種信號的參數選擇提供了明確的指導。擴展后的方法將目標信號劃分為若干個子集，并在每個子集上定義了與NRC方法相同的相關函數，其被證明與NRC方法中的相關函數具有相似的性質。

本發明的技術方案為：

一種偽周期信號周期檢測的擴展抗噪方法，包括以下步驟：

步驟S1、用故障信號x(t)的和對噪聲信號y(t)進行測量和建模,其中背景噪聲∈(t)～N(0,θ²)，噪聲信號y(t)＝x(t)+∈(t)；

步驟S2、在原噪聲信號y(t)的基礎上，構造新的周期信號f_T(t)，并對其進行分段和平均運算：

其中：Γ是信號y(t)的時間長度；m＝[Γ/T]表示分離噪聲信號y(t)后的段數，T為周期，[t/T]表示小于t/T的最大整數；f_T(t-[t/T]T)為t-[t/T]T時刻的新的周期信號；

步驟S3、在新的周期信號分段和平均運算的基礎上，提出了相關函數C(T)：

其中：θ²為正態分布的方差，

步驟S4、在相關函數C(T)的基礎上提出一個穩健的相關函數Q(T)：

其中：是故障信號x(t)的平均功率；

步驟S5、給出C(T)和Q(T)的離散值C_d和Q_d的方差: