基于倒谱预白化和随机共振的轴承故障增强检测

轴承损伤引起的冲击受到离散频率分量和噪声干扰,使轴承故障检测面临困难。结合基于倒谱编辑(Cepstrum editingprocedure,CEP)的信号预白化和随机共振(Stochastic resonance,SR)微弱信号检测技术,提出一种轴承故障增强检测的新方法。信号预白化能够提升轴承振动信号的冲击特性,产生包含白噪声和轴承局部故障信号的白化信号。在未知最优共振频带的情况下,对白化后的轴承振动信号进行包络分析,增强故障特征分量的同时引入了较多噪声。通过随机共振的归一化尺度变换,将轴承包络信号作为检测模型的输入,增强轴承故障特征频率分量。提出将轴承故障特征频率处的局部谱峭度和局部信噪比作为对照指标。实测正常和外环植入故障轴承的诊断结果表明,提出的方法优于基于谱峭度优化的包络分析和单纯的信号预白化方法。

基于倒谱预白化和奇异值分解的滚动轴承故障特征提取方法

为了有效提取轴承的故障特征,避免轴承损伤引起的冲击成分受到离散频率分量和强背景噪声的干扰,该文提出了一种新的基于倒谱编辑(cepstrum editing procedure,cep)信号预白化和奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的轴承故障特征提取方法。通过CEP预白化处理增强了轴承故障的冲击特性,去除复杂振动信号中的周期性频率成分,产生了只包含背景噪声和碰撞损伤引起的非平稳冲击成分的白化信号。构造预白化信号的Hankel矩阵,进行奇异值分解,通过差分谱理论选择表征故障冲击成分的奇异值进行矩阵重构恢复信号,去除强背景噪声的干扰,实现对故障特征的提取。试验结果表明,该方法较为理想地提取了轴承滚动体和内圈的故障特征,并且在提取效果和运算效率方面要优于基于小波-SVD差分谱故障特征提取方法。

基于倒谱预白化和形态学自互补Top-Hat变换的滚动轴承故障特征提取

为了消除振动信号中离散频率分量和强背景噪声对提取滚动轴承故障特征频率的干扰,提出了一种新的基于倒谱编辑(Cepstrum Editing Procedure,CEP)预白化和形态学自互补Top-Hat变换的方法用于滚动轴承的故障特征提取。CEP能够去除故障振动信号中的周期性频率成分,剩余只包含背景噪声和碰撞损伤引起的非平稳冲击成分的白化信号,通过分析构造的形态学自互补Top-Hat变换滤波器,提出采用故障特征幅值能量比(Feature Amplitude Energy Radio,FAER)的方法自适应确定最优结构元素的尺度,预白化信号经过形态学滤波有效消除了背景噪声的干扰,提取了较为清晰的轴承故障特征频率。对实测轴承滚动体、内圈故障信号进行了分析,结果表明该方法可有效提取滚动轴承故障冲击成分并抑制噪声。

基于FastPW和CNC降噪的液压泵振动信号预处理方法

针对离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)阈值降噪法存在的问题,提出一种自适应的余弦相邻系数(Cosine Neighboring Coefficients,CNC)降噪法,仿真信号分析结果表明CNC降噪法具有更好的降噪性能。将该方法与振动信号快速预白化(Fast Pre-Whitening,Fast PW)技术相结合形成了一种液压泵振动信号预处理新方法:首先采用Fast PW算法对液压泵振动信号预白化,去除信号中的谐波分量,得到仅包含冲击分量和白噪声的预白化信号;然后采用CNC降噪法对预白化信号进行自适应降噪。实测信号分析结果表明提出的方法能够很好地消除液压泵振动信号中的谐波分量和噪声成分,且能有效保留信号中的故障分量。