机械故障诊断学第3章ppt课件.ppt

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1、第3章动态系统特性的时域分析NationalLaboratoryofHighPerformanceComplexManufacturing，Central-SouthUniversity机械故障诊断学概述随机过程和时间序列时间序列的统计分析线性时间序列模型及其应用工况状态变化趋势性模型分析特征分析的目的：去伪存真去粗取精特征分析的手段：时域频域及其各种变换域时频域概述NationalLaboratoryofHighPerformanceComplexManufacturing，Central-SouthUniver

2、sity信号概念及分类信号----可测量、记录、处理的物理量。动态信号----随时间有较大变化的信号。稳定性信号----可用数学关系式描述的信号，非稳定性信号----随机信号；周期信号----周期变化的正弦波、方波等信号，非周期信号----阶跃、脉冲等信号；模拟信号----连续信号，数字信号----离散信号。NationalLaboratoryofHighPerformanceComplexManufacturing，Central-SouthUniversity信号通过传感器转换得到1.信号转换：不易测量的物理量

3、（力、位移、转角、噪声等）通过传感器转换为可测量的物理量（电压、电流等）。2.传感器分类按原理----电感、电阻、电容、电涡流、压电、光电、热电等；按被测对象分----力、位移、温度、噪声、应变等；按运动状态分----直线、旋转运动、接触式、非接触式等；按工作状态分----一般工作环境、特殊工作环境。技术性能指标动态范围----输入与输出显线性关系的测量范围；灵敏度----输入量与输出量之比；动特性----传感器的响应时延、幅频特性、相频特性等；稳定性----长期工作的稳定性和可靠性信号输出及干扰噪声1.信号输出被

4、测量------>传感器------>放大器----长距离电缆---->信号处理设备2.干扰噪声噪声信号----外界干扰产生----传感器输出的噪声信号、放大器自身产生的噪声信号。注：动态信号分析的一个重要内容是研究这些噪声信号特点，采用各种处理技术排除这些噪声信号。随机过程的基本概念：实现、随机过程、随机变量随机过程和时间序列样本空间上的随机变量随机信号----具有不重复性、不确定性，通常用概率与统计方法研究其中是否存在某些重复、确定的成分。NationalLaboratoryofHighPerformanceC

5、omplexManufacturing，Central-SouthUniversity图中：X(t)----表示第i次实验记录。样本函数----每条波形曲线；样本记录----有限区间内样本函数的记录结果；随机过程----样本记录数N趋于时形成了随机过程，即X（t）={x1(t),x2(t),…..xN(t)}；随机变量----随机过程中参数t=tj时的值Xj(tj),j=1,2,…,n,对于任意n时刻，可定义n个随机变量X1(t1),X2(t2),…..Xn(tn)，随机过程X（t）可以表示为：X（t）={X1(

6、t1),X2(t2),…..Xn(tn)}。随机信号场----随机信号在空间的不确定性、不可估计性和相同条件下的其它各次信号的不重复性等；应用----在故障诊断中，可利用某些干扰噪声的统计特性，采用滤波、变换、估值等方法，提取有用信号。ttttttX(t)x1(t)x2(t)xi(t)xN(t)t1t2X1(t1)X2(t2)连续变量离散变量随机过程例：相同实验条件下，N组随机信号的曲线图NationalLaboratoryofHighPerformanceComplexManufacturing，Central-

7、SouthUniversity信号的时域分析时域的定义----一个信号或多个信号其取值大小，相互关系可定义为很多不同的时间函数或参数，这些时间函数或参数的集合称为时域；随机信号---本章分析的重点；确定性信号----与随机信号中各态历经过程的处理类似；时域的类别----幅值域、时差域、倒频域（在频域中叙述）、复时域等；时域的三种信号----随机、周期和瞬时信号。NationalLaboratoryofHighPerformanceComplexManufacturing，Central-SouthUniversit

8、yX(t)t0X(t)t0X(t)t0(a)随机信号曲线(b)周期信号曲线©瞬时信号曲线T工况监测的实测信号曲线往往是由这三种信号组合，信号分析是将这种组合分解。三种信号曲线NationalLaboratoryofHighPerformanceComplexManufacturing，Central-SouthUniversity随机变量的分布函数随机变量x