[發明專利]一種信號處理裝置及方法

在審

• 申請號: 202210630689.0
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN114993649A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 曾承志;李修文;唐德堯
• 申請（專利權）人: 北京唐智科技發展有限公司;唐智科技湖南發展有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M13/021;G01M13/028;G01M13/045;G01H11/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張藝

本發明公開了一種信號處理裝置，包括：傳感器，用于接收的原始信號進行諧振后，生成輸出信號；二次諧振處理模塊，用于通過諧振器對輸出信號進行諧振得到并輸出二次諧振信號，以通過諧振器放大預設頻率段的故障信號；諧振器的諧振頻率小于傳感器的諧振頻率。通過二次諧振處理模塊對經過傳感器諧振的信號進行再次諧振、放大后進行輸出，達到故障信號增強的目的。對信號實現雙諧振，可以有效提取微弱機械故障信息，從而實現對故障信號增強并分離。本發明還提供了一種信號處理方法，同樣具有上述有益效果。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，特別是涉及一種信號處理裝置以及一種信號處理方法。

背景技術

信號分離與增強一直是信號處理中的最關鍵環節之一，常用的方法也較多，如：濾波、混沌振子、小波分析、隨機共振，但現有的方法信號增強能力都有限，特別是當故障信號成分十分微弱時，即信噪比很低時，增強能力都有限。

目前在故障診斷領域，信號增強一般采用濾波的方法，即保留關心的頻率成分內的信號，而對其他頻率成分進行濾除，濾波可以是模擬濾波，也可以是數字濾波。此外，現有的信號增強方法大部分是對采集得到的數字信號進行再增強。但在機械故障診斷領域，經常會遇到如何有效提取故障微弱信號的情形，主要原因如下：

1)故障信號本身很微弱，如早期故障階段，機械運轉過程中，這些早期故障還足以嚴重影響機械運轉，此時采用相應振動數據中對應的振動成分微弱。

2)信號傳遞路徑長、傳遞過程中信號衰減大，這是由于振動傳感器的測點需要選擇在可以安裝的合適位置，盡管在實際中都會盡量選擇距離監測部件最近的位置，但由于結構因素，最終的測點都會距離監測部件有一定的距離，此時，當部件產生故障后，對應的異常振動信號被傳感器采集到就需要經過一段路徑，尤其這段路徑中還存在筋板或薄壁結構時，其傳遞衰減較大。

3)常規振動、背景噪聲振動大，導致故障信號淹沒在噪聲信號中，難以區分和分離。

因此，針對微弱信號的增強，利用常規的信號增強方法的提升效果十分有限，甚至不能達到任何增強的作用。現有信號增強技術還有一個缺陷，在故障診斷時，特別是旋轉機械故障診斷，故障的頻率，即故障周期出現頻率一般較低，通常在幾Hz到幾百Hz范圍內，容易與常規的正常信號頻率區間重合，如與旋轉機械轉軸本身的轉頻、及其轉速高階等，這樣又增加了后續信號分離與增強的難度。所以如何提供一種對故障信號增強并分離的技術方案是本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種信號處理裝置，可以對故障信號增強并分離；本發明還提供了一種信號處理方法，可以對故障信號增強并分離。

為解決上述技術問題，本發明提供一種信號處理裝置，包括：

傳感器，用于接收的原始信號進行諧振后，生成輸出信號；

二次諧振處理模塊，用于通過諧振器對所述輸出信號進行諧振得到并輸出二次諧振信號，以通過所述諧振器放大預設頻率段的故障信號；所述諧振器的諧振頻率小于所述傳感器的諧振頻率。

可選的，所述二次諧振處理模塊包括：

電子諧振器，用于對所述輸出信號進行諧振得到模擬的二次諧振信號；

模數轉換單元，用于將模擬的所述二次諧振信號等效為數字信號輸出。

可選的，所述二次諧振處理模塊還包括連接于所述電子諧振器與所述模數轉換單元之間的抗混濾波器；所述模數轉換單元具體用于：

根據轉速脈沖信號對經過所述抗混濾波器處理的二次諧振信號進行轉速跟蹤采樣；所述抗混濾波器的頻率小于所述模數轉換單元的跟蹤采樣頻率的一半。