一种基于峰值保留降采样的冲击信号包络解调方法.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CN109063668A(43)申请公布日2018.12.21(21)申请号201810922977.7(22)申请日2018.08.14(71)申请人哈工大机器人（合肥）国际创新研究院地址230601安徽省合肥市经济技术开发区宿松路3963号智能装备科技园(72)发明人丁亮张海滨赵福臣王飞刘振刘鹏飞(74)专利代理机构北京华际知识产权代理有限公司11676代理人李浩(51)Int.Cl.G06K9/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种基于峰值保留降采样的冲击信号包络解调方法(57)摘要本发明提供一种基于峰值保留降采样的冲击信号包络解调方法，该方法通过波峰提取算法来实现原始信号包络波形的获取，提取算法主要计算过程为信号差分、相乘和比较，在获取包络波形后，利用峰值保留降采样方法对包络波形进行降采样，实现分析频率的降低，最后对降采样数据进行傅里叶变换得到故障信号的频谱特征，得到设备的相关故障信息。本发明较好地解决了目前的包络解调方法中存在的以下问题：需要先验参数、实时性差、波形峰值信息丢失、原始信号衰减特性和谐波特征丢失、解调后包络波形失真，该方法适用于旋转型机械故障诊断系统中的冲击特征提取，易于在实时在线系统中集成。CN109063668ACN109063668A权利要求书1/1页1.一种基于峰值保留降采样的冲击信号包络解调方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在旋转机械设备旋转工作期间以一定的采样频率Fs进行采样，得到原始振动信号x(i)；针对原始振动信号x(i)计算其差分信号d(i)＝x(i)-x(i-1)，得到两路信号，d1(i)＝d(1：n-1)，d2(i)＝d(2：n)，其中i＝0，1，2，…，n，n为步长；通过判断条件d1·d2＜0&d1＞0来提取原始振动信号的波峰信息，得到包络信号X(i)；对包络信号进行傅里叶变换，得到包络谱，对包络谱进行特征分析，获得相应的故障诊断结论。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述采样频率Fs为102.4kHz，采样点数为N＝131068。3.根据权利要求1所述的方法，在对包络信号进行傅里叶变换之前，还执行以下步骤：根据原始信号采样频率Fs、要求的分析频率Fa和谱线数L对包络信号X(i)进行降采样，得到降采样信号Xres(j)，(1-1)·n+1＜j＜l·n，其中l为采样窗口序号；计算每个步长n内的最大值X(j)所对应的时刻tl；在Xres(j)中找到与所有tl最接近的时刻Tl，并更新Xres(Tl)的值为X(tl)，得到更新后的Xres(j)；判断是否已完成整段信号的更新，即len(X(i))＞l*n是否成立，len(X(i))表示信号长度；如果已完成整段信号的更新，则将更新后的Xres(j)作为最终的峰值保留降采样包络信号；如果未完成整段信号的更新，则返回计算每个步长n内的最大值X(j)所对应的时刻tl的步骤并继续更新。4.根据权利要求3所述的方法，其中，输入参数包括：采样频率为Fs＝102.4kHz，要求的分析频率为Fa＝1kHz、谱线数为L＝3200，谱线数3200对应的时间长度为1.25s。5.根据权利要求3所述的方法，其中，步长n可根据关注的频率范围Faim和采样频率Fs进行估算，n＝Fs/Faim。6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述采样频率Fs为256Hz。2CN109063668A说明书1/5页一种基于峰值保留降采样的冲击信号包络解调方法技术领域[0001]本发明涉及一种机械故障诊断领域，具体涉及一种基于峰值保留降采样的冲击信号包络解调方法。背景技术[0002]旋转机械目前被广泛地应用在各种工业现场中，无论是齿轮还是轴承等，其运行质量会直接影响着整台设备的工作性能。一旦这些旋转部件的故障没有被及时发现，会导致机器损坏、产线停工甚至是人员伤亡等生产事故。因此，对于相关类似设备的早期故障进行监测分析具有十分重要的意义。[0003]在机械故障诊断领域中，当滚动轴承或齿轮等部件局部存在损伤或缺陷时，在负载运转过程中会产生衰减冲击，这一冲击信号会激发零部件的高频固有振动。这种高频固有振动作为载波信号，其幅值将受到由物理缺陷引起的冲击所产生的基波的调制，从而使外部所能采集的振动波形呈现出复杂的幅值调制现象。而这些衰减冲击响应中其实包含了部件所对应的相关故障信息。[0004]对于这类调制信号，尤其在频率成分比较复杂，包含信号成分多时，传统的频域方法无法准确定位设备故障所在。需要对其中的调制信号进行有效的提取，而包络解调法可以将信号中所包含的故障信息从复杂的调幅振动信号中分离出来，也是目前应用最广泛的诊断方法之一。包络解调方法有很多，目前常用的技术有基于希尔伯特变换