基于自相关能量算子解调的旋转机械故障诊断方法.pdf

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1、第9期机械设计与制造2015年9月MachineryDesign&Manufacture基于自相关能量算子解调的旋转机械故障诊断方法杨斌，祁映强，王建国，李航(内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古包头014010)摘要：旋转机械的故障信号通常呈现出调幅调频特性，早期故障尤为明显，然而由于调制源微弱，且受到噪声的干扰，使得其故障特征难以提取。为此，将自相关变换与能量算子解调法相结合，提出了基于自相关能量算子解调的故障诊断方法。首先，对信号进行自相关变换处理，抑制信号中的噪声成分；然后，用能量算子解调法对信号的自相关函数进行解调，提取故障特征。通过对仿真信号分析和实例分析，结果证明了该方法的有

2、效性；通过与Hilbea解调法的对比，结果证明了该方法优越性。关键词：自相关函数；能量算子解调；旋转机械；故障诊断中图分类号：TH16；TH165+．3文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)09—0069—04FaultDiagnosisofRotatingMachineryBasedontheAutocorrelationEnergyOperatorDemodulationApproachYANGBin，QIYing—qiang，WANGJian—guo，LIHang(SchoolofMechanicalEngineering，InnerMongoliaUniversi

3、tyofScienceandTechnology，InnerMongoliaBaotou014010，China)Abstract：ThefaultsignalofrotatingmachineryenshowssomeAM—FMfeatures，especiallyintheearlystagesofthefault．However，向atureweredificulttoextractduetotheweakmodulationsource，anddisturbedbythenoise．Tothisend，withtheautocorrelationtransformandenerg

4、yoperatordemodulation，presentsafaultdiagnosismethodbasedOnselfcorrelationenergyoperatordemodulation．Firstofall，usingautocorrelationanalysismethodtoreducethenoiseinthesign曲then，estheenergyoperatortodemodulatetheautocorrelationfunction，andtoextractthefaultfeatures．Theanalysisresultofthesimulatwns~g

5、nalandtheexperimentalsignaldemonstratestheefectivenessofthemethod；bycomparingwiththeHilbeademodulationmethod，theresuhsprovethesuperiorityofthemethodKeyWords：TheAutocorrelationFunction；EnergyOperatorDemodulation；RotatingMachinery；FaultDiagnosis1引言旋转机械振动信号中的噪声主要为随机噪声，故障信号特征一般都是由周期性成分构成的调制信号，随机噪声的自相

6、关函齿轮和轴承是旋转机械中非常关键部件，工程实际中的齿数随时延变化迅速衰减，而调制信号的自相关函数仍然是故障特轮和轴承故障信号为非线性、非平稳的调幅调频信号[11，通过信号征不变的调制信号，因此利用自相关分析方法能够有效的抑制旋解调可以很好地提取出故障特征，因此信号的解调方法在机械故转机械振动信号中的噪声。障诊断中具有广泛的应用日。然而在故障早期，信号故障特征很微目前常用的解调方法有绝对值解调、平方解调和Hilbert包弱，而且在实际测量信号的过程中不可避免的会夹杂有大量噪声，因此在对信号进行包络解调之前，首先要对信号进行降噪处络解调方法等，然而平方解调不能将信号中的调频特征解调出来；绝

7、对值解调和Hilhert解调在解调出调频特征的同时，会解调理，提高信噪比，以便于信号的后续处理。出许多多余的成分，对故障特征的提取噪声严重的干扰。1980常用的信号降噪方法有基于傅里叶变换的方法和基于小波变换的降噪方法，基于傅里叶变换的降噪方法由于缺乏局域性，年科研工作者提出了能量算子并将其应用在非线性语音的建模只适用于平稳信号的降噪，以小波变换为基础的信号降噪方法，中圈。近年来，人们对能量算子进行了探索性研究，研究表明，能量因其多