[發(fā)明專(zhuān)利]一種軸承故障特征提取的方法、裝置、設(shè)備以及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211057305.7
• 申請(qǐng)日: 2022-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115436058B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石娟娟;孫依萌;黃偉國(guó);沈長(zhǎng)青;朱忠奎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M13/045
• 分類(lèi)號(hào): G01M13/045;G06F17/16;G06F18/10;G06F18/213
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 張榮

1.一種軸承故障特征提取的方法，其特征在于，包括：

采集軸承振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)所述軸承振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行加窗截取；

利用Katz方法計(jì)算所截取軸承振動(dòng)信號(hào)的分形維數(shù)值；

根據(jù)所述分形維數(shù)值跟蹤所述軸承振動(dòng)信號(hào)中軸承故障產(chǎn)生的沖擊位置，并提取沖擊位置的包絡(luò)線；

計(jì)算每個(gè)包絡(luò)線的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，基于所述平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算包絡(luò)信號(hào)的峰值；

將所述包絡(luò)信號(hào)的峰值與標(biāo)準(zhǔn)偏差差值小于1的所述包絡(luò)信號(hào)的峰值置為1，剩余的包絡(luò)信號(hào)為軸承故障特征。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用Katz方法計(jì)算所截取軸承振動(dòng)信號(hào)的分形維數(shù)值包括：

根據(jù)所述軸承振動(dòng)信號(hào)s＝{s₁,s₂,...,s_N}，計(jì)算連續(xù)信號(hào)之間的歐式距離為：

其中，N為軸承振動(dòng)信號(hào)中采樣點(diǎn)的總數(shù)，s_i為振動(dòng)信號(hào)中的任意點(diǎn)，其s_i坐標(biāo)為(x_i,y_i),i＝1,2,...,N；

根據(jù)所述連續(xù)信號(hào)之間的歐式距離，計(jì)算波形的平面范圍d和曲線的總長(zhǎng)度L，其計(jì)算公式為：

通過(guò)所述連續(xù)信號(hào)之間的平均距離a來(lái)規(guī)范化所述曲線的總長(zhǎng)度L和所述波形的平面范圍d，并利用KatzFD的數(shù)學(xué)定義公式計(jì)算分形維數(shù)：

其中，k＝N-1為曲線中的步數(shù)，a＝L/k。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述分形維數(shù)值跟蹤所述軸承振動(dòng)信號(hào)中軸承故障產(chǎn)生的沖擊位置，并提取沖擊位置的包絡(luò)線包括：

根據(jù)所述分形維數(shù)值確定移動(dòng)窗口的寬度；

利用所述移動(dòng)窗口從始至終截取所述軸承振動(dòng)信號(hào)，得到多個(gè)信號(hào)段；

計(jì)算每個(gè)軸承振動(dòng)段的分形維數(shù)值；

將所有信號(hào)段的分形維數(shù)值進(jìn)行拼接得到所述短時(shí)分形維數(shù)序列。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述移動(dòng)窗口從始至終截取所述軸承振動(dòng)信號(hào)，得到多個(gè)信號(hào)段包括：

所述多個(gè)軸承振動(dòng)段構(gòu)成的矩陣為：

其中，sw_m為每個(gè)信號(hào)段，N_win為窗口長(zhǎng)度，N_win＝int(αf_s)，int(.)為值的整數(shù)部分，α為預(yù)設(shè)常數(shù)，f_s為波形的采樣頻率。

5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述將所有信號(hào)段的分形維數(shù)值進(jìn)行拼接得到所述短時(shí)分形維數(shù)序列包括：

計(jì)算每個(gè)信號(hào)段的分形維度值，得到短時(shí)分形維數(shù)向量：

STFD＝[STFD(1),STFD(2),...，STFD(m)，...，]；

將其轉(zhuǎn)換為所述短時(shí)分形維數(shù)序列：STFD＝STFD^original-MIN+1；

其中，向量STFD^original為計(jì)算的信號(hào)STFD序列，MIN為與STFD^original長(zhǎng)度相同的最小分量，1為與STFD^original長(zhǎng)度相同的單位向量，STFD為得到的STFD序列。