基于循环双谱的滚动轴承故障诊断

当滚动轴承发生早期点蚀故障时,其振动信号表现出循环平稳特性。由于故障特征频率处能量较小,特征信息容易被噪声淹没,仅仅利用二阶循环平稳已不能有效提取故障特征。而循环双谱(即三阶循环累积量谱)这一最低阶的高阶统计量谱对噪声具有较好的免疫力,且计算量较其它高阶统计量分析方法小。本文将尝试用循环双谱的中心频率切片谱,对滚动轴承早期故障做特征提取。仿真和实验结果证明该方法是有效的。

基于循环双谱二次切片分析的滚动轴承故障诊断研究

发生早期微弱故障的滚动轴承,由于其故障特征频率处能量比较小,易于被噪声淹没,仅仅利用二阶循环平稳已经不能有效提取故障特征。而高阶循环统计量对噪声具有较好的免疫力。但是高阶循环统计量谱为多维谱图,图形化表示比较困难。本文对三阶循环累积量谱,即循环双谱,进行了简化,提出了循环双谱二次切片———循环双谱中心频率处切片的水平切片谱。并用此简化的循环双谱对滚动轴承早期故障做特征提取。仿真和实验结果证明了方法的有效性。

基于高阶循环平稳的柴油发动机活塞销振动信号分析

分析了柴油发动机活塞销振动信号的高阶循环平稳性,提出了一种基于高阶循环平稳理论提取柴油发动机活塞销磨损故障特征的新方法。利用循环双谱分析活塞销振动信号,考察了振动信号循环双谱图中频率成分的分布情况。定义循环双谱图中幅值的平均累加值与发动机活塞销磨损间隙变化相对应的区域为特征频率平面,提出一种全局搜索策略以搜索特征频率平面。仿真结果及试验结果表明了循环双谱的有效性。利用所述方法在实际活塞销振动信号的循环双谱图中提取的5个特征频率平面内幅值的平均累加值可以作为活塞销磨损故障诊断的特征值。

一种新的雷达辐射源信号识别方法研究

随着雷达技术的发展,雷达体制的多样性和雷达信号的复杂性对雷达辐射源信号识别技术提出了严峻的挑战。循环双谱抗噪性能强,且包含了丰富的信息,能用于识别雷达辐射源信号。但是其数据量庞大,而循环双谱对角切片法丢失了大部分信息。证明了循环双谱的对称性和周期性,提出了局部轴向积分循环双谱。该方法首先计算信号的循环双谱,然后在两个谱频率构成的平面上沿平行于谱频率轴的直线积分,最后用Fisher判决率(FDR)选择鉴别能力较强的轴向积分循环双谱。这样不但能有效地减小数据量,而且保留了大部分有用的循环双谱信息。仿真条件下,对比分析了局部轴向积分循环双谱与循环双谱对角切片的识别效果,结果表明新方法的识别率远远优于循环双谱对角切片法。

循环双谱及在周期平稳类故障中的应用

论述了未知循环频率的周期平稳信号循环双谱的估计方法;研究了在循环双谱的循环累积量计算中涉及变量的简化存储方法,提出了该变量矩阵是对称阵,通过算法可以三角阵的元素来表述,克服了循环双谱传统估计方法计算量较大的缺陷,提高了运算效率;提出了循环双谱对调相故障信号的分析能力,以及对加性噪声的处理能力,仿真并验证了该方法的有效性,并将其应用于旋转机械状态分析。

循环双谱在滚动轴承故障特征提取中的应用

针对循环双谱能够处理循环平稳、非线性和非高斯信号,且能够完全抑制高斯噪声的特点,将循环双谱分析方法应用到滚动轴承故障特征提取上。但其计算量大,且所得的谱图信息冗余量大不直观,故对循环双谱进行简化研究,提出先对循环双谱做对角切片基础上再做二次峰值频率切片,然后用简化的循环双谱对滚动轴承故障做特征提取。仿真和实验结果证明了方法的有效性。

基于子块积分循环双谱的雷达辐射源信号识别

循环双谱性能优越,能用于雷达辐射源信号的识别,但是其数据量庞大。循环双谱对角切片法丢失了大部分信息。证明了循环双谱的对称性和周期性,在此基础上提出了子块积分循环双谱,该方法不但能有效地减小数据量,而且保留了大部分的循环双谱信息。然后用Fisher判决率(FDR)选择鉴别能力较强的子块积分循环双谱。仿真条件下,对比分析了子块积分循环双谱与循环双谱对角切片法的识别效果,结果表明新方法的识别性能远优于对角切片法。

提取循环平稳信号特征频率的方法

低阶循环统计量应用广泛,取得了很好的研究成果,但对噪声的抑制效果较差;高阶循环统计量虽能完全抑制高斯噪声的影响,能处理循环平稳、非线性、非高斯过程,但计算量大;循环自相关函数切片谱图能够提取出调制频率,但在较大噪声干扰时效果不明显。为在更低信噪比情况下,采用更快速方法提取出循环平稳信号的特征频率,采用循环双谱的载波频率切片谱提取所需频率。通过Matlab仿真和实验对比研究,发现在信噪比为-15 d B时,循环双谱的载波频率切片谱能直观表达出分析结果。

基于时延降噪循环双谱的电机轴承故障检测方法研究

当电机轴承出现故障时,定子电流信号中的微弱故障特征淹没在基波及谐波的强大噪声背景中。由于信噪比过低,基于电流的轴承故障检测一直是一个挑战。为此,提出了一种基于时延降噪的循环双谱检测方法。首先根据循环双谱函数构造定子电流解析表达式,提取电流解析式的特征解。通过理论分析确定循环双谱函数中的时延滞后量,减少电流信号中的无关噪声成分。最后利用实验平台采集定子电流,在电流解析式取得特征解的位置做切片频谱分析。实验结果表明,所提方法能有效提升信噪比,并提取出电流中非平稳的微弱故障特征,实现电机轴承故障的检测。

循环双谱的简化及在滚动轴承故障诊断的应用

在滚动轴承的早期故障诊断过程中,由于故障信号冲击不明显淹没在背景噪声之中,仅仅通过低阶循环统计量无法提取故障特征,而高阶循环统计量对噪声的有良好的抑制能力,因此将循环双谱应用到滚动轴承故障特征提取上。但循环双谱的谱图为多维谱图表达不够直观,且其计算量大,故对循环双谱进行了简化研究,首先对循环双谱做一次水平切片,在此基础上再做二次峰值频率切片,然后用简化的循环双谱对滚动轴承故障做特征提取。仿真和实验结果证明了方法的有效性。