[發明專利]基于編碼器多位轉角信號的齒輪故障檢測方法

在審

• 申請號: 202110013622.8
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112697425A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 王宏民;禪亮;薛萍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01M13/021
• 分類號: G01M13/021;G01B21/22
• 代理公司: 北京沃知思真知識產權代理有限公司 11942
• 代理人: 王茜

1.基于編碼器多位轉角信號的齒輪故障檢測方法，其特征在于，該檢測方法具體步驟如下：

(1)安裝編碼器：分別在齒輪箱的輸入和輸出軸上安裝軸角編碼器，以提取齒輪箱系統的運行狀態信號；

(2)信號采集：將齒輪箱通電，使齒輪箱的輸入和輸出軸帶動編碼器進行轉動，以獲得輸入端周期性編碼器轉角電信號和輸出端周期性編碼器轉角電信號；

(3)信號處理：利用采集卡對步驟(2)獲取到的輸入端周期性編碼器轉角電信號和輸出端周期性編碼器轉角電信號進行增益放大和過濾處理，同時對增益放大和過濾處理后的輸入端周期性編碼器轉角電信號和輸出端周期性編碼器轉角電信號進行重采樣；并利用A/D轉換器對其進行數模轉換，得到輸入端周期性編碼器轉角數字信號和輸出端周期性編碼器轉角數字信號；

(4)數據預處理：對輸入端周期性編碼器轉角數字信號和輸出端周期性編碼器轉角數字信號分別進行去均值處理；

(5)建立頻譜圖：利用上位機軟件分別對輸入端周期性編碼器轉角數字信號和輸出端周期性編碼器轉角數字信號進行短時傅里葉變換，得到輸入端頻譜圖和輸出端頻譜圖；

(6)故障分析檢測：根據頻譜圖進行頻譜分析，若輸入端頻譜圖和輸出端頻譜圖的頻率一致，則表示齒輪箱正常，若輸入端頻譜圖和輸出端頻譜圖的頻率不一致，則視為齒輪箱故障。

2.根據權利要求1所述的基于編碼器多位轉角信號的齒輪故障檢測方法，其特征在于，步驟(1)所述編碼器具體為一種增量式光電軸角編碼器；其主要由發光管、主軸、狹縫、碼盤、接收管和輸出電路構成；所述增量式光電軸角編碼器用于測量轉軸的角位移和直線位移，并將其轉換成編碼器轉角電信號。

3.根據權利要求1所述的基于編碼器多位轉角信號的齒輪故障檢測方法，其特征在于，所述采集卡包括有8路差分通道、濾波器和A/D轉換器，所述8路差分通道用于將采集到輸入端周期性編碼器轉角數字信號和輸出端周期性編碼器轉角數字信號進行增益放大處理；所述濾波器用于將采集到輸入端周期性編碼器轉角數字信號和輸出端周期性編碼器轉角數字信號進行過濾和工頻處理，消除傳輸過程中的各種噪聲干擾；所述A/D轉換器用于將經過增益和濾波處理后的輸入端周期性編碼器轉角數字信號和輸出端周期性編碼器轉角數字信號進行模數轉換，得到輸入端周期性編碼器轉角數字信號和輸出端周期性編碼器轉角數字信號。

4.根據權利要求1所述的基于編碼器多位轉角信號的齒輪故障檢測方法，其特征在于，步驟(4)所述去均值處理具體公式如下：

式中：Q_入(n)為預處理后的輸入端周期性編碼器轉角數字信號；

X_入(n)為原始信號；

為原始信號值；

式中：Q_出(n)為預處理后的輸出端周期性編碼器轉角數字信號；

X_出(n)為原始信號；

為原始信號值。

5.根據權利要求1所述的基于編碼器多位轉角信號的齒輪故障檢測方法，其特征在于，所述上位機具體為PC端；所述上位機軟件采用Labview軟件。

6.根據權利要求1所述的基于編碼器多位轉角信號的齒輪故障檢測方法，其特征在于，所述短時傅里葉變換公式如下：

式中：g(t-τ)表示對時域的限制；

e-j2πωft表示對頻域的限制。