一种使用振动信号精确提取转速信号的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106092524A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610322710.5(22)申请日2016.05.13(71)申请人长兴昇阳科技有限公司地址313100浙江省湖州市长兴县经济开发区科技创业园616室(72)发明人杨军(74)专利代理机构杭州华鼎知识产权代理事务所(普通合伙)33217代理人项军(51)Int.Cl.G01M13/00(2006.01)G01M13/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图6页(54)发明名称一种使用振动信号精确提取转速信号的方法(57)摘要本发明的目的在于提供一种使用振动信号精确提取转速信号的方法，用于进行针对性长时间的取证，更加方便和隐蔽。为了实现所述目的，本发明一种使用振动信号精确提取转速信号的方法将可以通过获得的过零点时间信息对振动信号——包括本通道或是其他同步采样的通道——进行信号重采样并平均，以获得转速相关的阶次信息，可用于转子系统或齿轮箱的故障分析。在没有转速计模拟或数字输入信号的情况下，本办法是一个非常实用的工具。CN106092524ACN106092524A权利要求书1/2页1.一种使用振动信号精确提取转速信号的方法，包括步骤1：获得振动信号；步骤2：对步骤1中所得振动信号加载汉宁窗；步骤3：对步骤2中所得信号进行快速傅立叶变换，其特征在于，还包括步骤4：估算已知转速范围；步骤5：将步骤3所得数据结合步骤4中所估算的转速范围，利用汉宁窗特性获得转速频率位置以及复核转速频率；假定左右两个边频带的幅值分别为a,b,位置为fa,fb,则在a≠b的情况下，准确的转速频率为fc步骤6：将步骤3中所得数据结合步骤5中获取的转速频率位置提取转速及周边频率幅值，保留相位信息，合并为复数形式；步骤7：将步骤6中获得的数据进行反快速傅立叶变换，获得时域信号；其中，ei是复数的指数形式；n为反快速傅立叶变换后时域数字信号的索引；k为频域信号的索引。步骤8：将步骤7中的时域信号通过最小二乘法正弦曲线拟合获得转速频率分量；步骤9：生成转速方波信号，使用该正弦信号的过零点时间信息作为转速信号的跳变点，生成转速方波信号，为后续的信号分析备用。2.根据权利要求1所一种使用振动信号精确提取转速信号的方法，其特征在于，所述步骤1中获得振动信号的具体方式为：假设设备在采样信号长度的时间区间内转速稳定，获取振动传感器的原始数字信号x(n)，截取2^N个采样点，使获得的数字信号时间长度超过但接近1秒钟。3.根据权利要求1所一种使用振动信号精确提取转速信号的方法，其特征在于，对获得信号X(n)加载汉宁窗w(n)窗函数的数据和原始信号的数据作对应点之间的乘法，获得加载窗函数后的新的信号数据点X′(n)，X′(n)＝w(n)*X(n)。4.根据权利要求1所述一种使用振动信号精确提取转速信号的方法，其特征在于，所述步骤3中所述快速傅立叶变换方式为：5.根据权利要求1所述一种使用振动信号精确提取转速信号的方法，其特征在于，所述步骤6中具体步骤为将频域信号转化为极坐标形式,由幅值谱和相位谱组成，把幅值谱单列出来进行下一步处理，相位谱保持不变。6.根据权利要求1所述一种使用振动信号精确提取转速信号的方法，其特征在于，所述步骤4中已知转速估算方法为：通过设备型号获得恒定转速R，在幅值谱上查询到其所对应的峰值；如果转速处于变动状态当中，则根据前次循环处理的结果，在正负5％的频率范围内查询幅值谱的就近峰值。2CN106092524A权利要求书2/2页7.根据权利要求1所述一种使用振动信号精确提取转速信号的方法，其特征在于，所述步骤8中获取的该正弦信号的周期的倒数和步骤5中获得的复核转速频率相比较，获取差值，所述差值在1RPM之内则校验为合格，否则返回到步骤1，重置整个过程。3CN106092524A说明书1/4页一种使用振动信号精确提取转速信号的方法技术领域[0001]本发明涉及一种提取转速信号用于数据分析的方法，尤其涉及一种使用振动信号精确提取转速信号的方法。背景技术[0002]旋转机械构成了机械设备中非常重要的部分，比如发电机、压缩机、飞机引擎等。随着科技的快速发展，旋转机械日益大型化和复杂化，一旦发生故障，损失可能非常严重，因此对于旋转机械的基于振动信号的状态监测变得日益重要。[0003]针对旋转机械的状态监测，机械设备的旋转速度和转速信号(Tachometer或键相信号Keyphaser)是极其重要的，除了旋转速度本身是一项重要指标外，转速信号也是后续很多振动参数提取和故障分析方法的基础，比如阶次分析，就需要转速信号作为参考时间序列来进行振动信号的重采样。然而工业现场转速信号的测量并不容易，很多设备上面都没有转速