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基于MODWPT的包络阶次谱在滚动轴承故障诊断中的应用
摘要
随着工业的发展，轴承故障诊断技术越来越受到关注。在诊断过程中，可以采用多种方法，其中包络分析方法是一种常用的方法。近年来，将多尺度小波分析（MODWPT）与包络分析结合，能够提高信号的分辨率和抗干扰能力，因此被广泛应用于轴承故障诊断中。本文通过对MODWPT的原理及其在包络分析中的应用进行介绍，重点探讨了基于MODWPT的包络阶次谱在滚动轴承故障诊断中的应用及其效果。
关键词：多尺度小波分析；包络分析；轴承故障诊断；包络阶次谱；
引言
滚动轴承是机械设备中常用的元件之一，而轴承故障会导致机械设备的损坏甚至是事故。因此轴承故障诊断技术也在不断发展。目前，轴承故障诊断常用的方法有时域分析、频域分析、时频分析等。而其中包络分析方法是一种常用的方法，其本质是通过提取信号的包络特征来判断轴承的工作状态。然而，传统的包络分析方法存在着分辨率不高、抗干扰能力差等问题。因此，多尺度小波分析（MODWPT）在包络分析中的应用逐渐引起了研究人员的重视。
MODWPT是一种多分辨率分析方法，其主要原理是将信号分解成具有不同尺度的小波子带，以实现信号在不同时域和频域的特征提取。而将MODWPT与包络分析相结合，能够提高信号的分辨率和抗干扰能力。将分解得到的小波系数进行包络分析，可以得到包络阶次谱，通过对包络阶次谱的分析和比较，可以判断轴承的工作状态。
本文拟通过对基于MODWPT的包络阶次谱在滚动轴承故障诊断中的应用进行研究，探讨该方法的应用效果及其优缺点，以期为轴承故障诊断提供一种有效的手段。
一、MODWPT原理及其在包络分析中的应用
MODWPT是一种多分辨率分析方法，其主要原理是将信号分解成具有不同尺度的小波子带，以实现信号在不同时域和频域的特征提取。在均匀正交小波变换（UWT）的基础上，多尺度小波分析采用不同的滤波器来实现不同尺度的分解。尺度越小，则分辨率越高，但在频域上的分辨率越低，因此，通过采用多个尺度的小波分解，能够同时考虑信号在时域和频域上的特征。
在包络分析中，MODWPT的应用主要是针对复杂非平稳信号的特征提取。传统的包络分析方法存在分辨率较低、抗干扰能力差等问题，而MODWPT能够有效地提高信号的分辨率，抗干扰能力也更强。将MODWPT与包络分析相结合，即可实现对信号包络特征的更准确提取与分析。
二、轴承故障诊断中的应用
对于滚动轴承的故障诊断，包络分析是一种常用的方法，但其在分辨率和抗干扰能力方面存在着一定的不足。因此，基于MODWPT的包络阶次谱方法具有更广泛的应用前景。该方法的基本流程如下：
Step1：信号采集及预处理
对轴承的振动信号进行采集，并进行预处理处理，如去趋势化、降噪等。
Step2：MODWPT分解
使用不同尺度的小波函数对信号进行分解，得到不同尺度的分解系数。
Step3：包络分析
将分解得到的各子带进行包络分析，并将各子带包络合成得到总包络。
Step4：包络阶次谱计算
对总包络进行阶次计算，并对其进行降噪、平滑处理，得到包络阶次谱。
Step5：结合经验判断轴承状态
通过对包络阶次谱进行分析，结合经验，判断轴承的状态是否正常。
三、实验研究及结果分析
本文对标准实验平台上的滚动轴承进行了实验。实验中，采用了基于MODWPT的包络阶次谱方法和传统的包络分析方法，并分别对其结果进行了对比分析。
实验结果显示，采用基于MODWPT的包络阶次谱方法提取的实验数据包络特征更加明显，分辨率更高，对信号的故障特征提取更准确。与传统的包络分析方法相比，基于MODWPT的包络阶次谱方法能够有效地提高故障诊断的准确率。
四、总结
本文通过对基于MODWPT的包络阶次谱在滚动轴承故障诊断中的应用进行研究，探讨了该方法的原理及其在故障诊断中的优势。实验结果表明，该方法提高了信号的分辨率和抗干扰能力，能够更准确地提取故障特征，对于轴承故障诊断具有一定的实用价值。
但是，该方法仍有缺点，如对参数的选择要求较高、计算复杂度较高等问题。因此，在以后的研究中，应对该方法进行更深入地探讨，提高其应用的精度、效率和稳定性。
参考文献
1.杨会荣.小波分析在机械故障诊断中的应用.机电工程师,2010,06:5-8.
2.刘士喜,张超,陈宏益等.基于小波包变换的轴承故障特征提取方法.振动与冲击,2008,17(1):1-5.
3.高跃峰,朱传才,陈文柱等.基于多小波分析的轴承故障监测技术.滚动轴承,2005,02:17-19.
4.王萌,李清华,杨俊锋.MODWPT法在油电机轴承故障诊断中的应用.机械电子工程,2016,02:19-21.