基于频谱校正理论的阶比跟踪分析

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1、*基于频谱校正理论的阶比跟踪分析杨志坚丁康梁茜（华南理工大学机械与汽车工程学院广州510641）摘要：结合瞬时频率估计理论和离散频谱校正方法中的能量重心法，提出一种无需转速测量的阶比跟踪分析算法。这种方法算法简单，计算量相对较小，频率分辨率能自适应地变化，且分析精度受频率分辨率的影响较小，可在精确提取参考转速的同时，一次提取出分析各阶次的幅值，简化了测试设备，降低了测试成本。仿真和试验表明了该方法的有效性和实用性。关键词：频谱校正能量重心法瞬时频率阶比跟踪中图分类号：TN911.6NovelMethodofOrderTrackingAnalysisBasedonSpectrumCorre

2、ctionYANGZhijianDINGKangLIANGQian(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641)Abstract：Basedonthecombinationofinstantaneousfrequencyestimationandenergycentrobariccorrection,anordertrackinganalysismethodwithoutmeasuringtherotatingspeedisproposed.Thea

3、lgorithmissimpletoimplementandeasytocalculate.Moreover,theself-adaptingfrequencyresolutionhaslittleinfluenceontheanalysisprecisionofthismethod.Therefore,therotatingspeedofreferenceaxisandtheamplitudesofvibrationsignalswithmulti-componentscanbeextractedsimultaneously,whichresultsinsimplificationof

4、measuringequipmentandreductionofcost.Simulationandexperimentresultsprovethattheproposedmethodiseffectiveandpractical.Keywords：SpectrumcorrectionEnergycentrobariccorrectionInstantaneousfrequencyOrdertracking阶比分析的关键是实现振动信号的等角度采样。0前言根据采样方式的不同，阶比分析分为采用同步采样的振动信号的谱分析通常是将时间波形变换到频硬件式阶比跟踪和采用异步采样的计算阶比跟踪[3-

5、4]域，进而提取所需的特征参数。常用的谱估计技术一。硬件式阶比跟踪是通过光电脉冲角度编码器或般是基于振动信号时间序列的离散傅里叶变换锁相倍频电路等鉴相装置来实现对振动信号的角域(DFT)，而在原理上DFT仅适用于平稳信号，如果时采样，这种方法采用的硬件装置不仅成本较高而且安域采样信号是非平稳信号，就会产生“频率模糊”现装较为复杂。计算阶比跟踪是将转速脉冲信号和原始象。在旋转机械运行时，其转速在严格意义上是波动振动信号分两路以恒采样率同时进行等时间间隔采的，特别在升、降速阶段尤其明显，这些状态下对应样，再通过转速脉冲信号估计的转速对振动信号进行的振动信号属于非平稳信号，并不满足傅里叶变换对

6、插值重采样，从而得到阶比采样的角域信号。与硬件信号的平稳性要求，因此严格来说并不适合用常规的式阶比跟踪方法相比，这种方法不需要同步等角度间频谱分析法分析。而旋转机械在升、降速过程中，通隔采样所需的复杂的硬件装置，而且可以在线和离线常更容易表现出系统的固有特性和故障特征，因此，实现插值重采样，因此在工程实际中被广泛使用。但有必要对这一过程中的非平稳信号进行精确的分析。是这种方法仍然需要通过转速计来获取转速脉冲信阶比分析通过等角度采样把时间域的非平稳信号，同时对转速估计的精度要求比较高，从而限制了[1-2]实际测量时的分析阶数。近年来得到广泛应用的号转换成角度域的平稳或准平稳信号，这种方法由

7、于能很好地反映与转速相关的振动，因此，利用阶Kalman滤波阶比分析的采样方式与计算阶比跟踪的比分析对旋转机械非平稳振动信号进行特征提取是采样方式基本相同，但需采集实时转速信号。这种方近年来研究的重点之一。法可直接从时域信号中提取出主要阶次成分的幅值变换情况，其实质是从转速信号中计算出一个正弦比*较信号，使这个比较信号与分析信号的差异最小化而国家自然科学基金资助项目(50875085,50605021)。20080805收到初稿，2