本科生-状态监测与故障诊断-第3章-振动数据分析方法.pptVIP

1、 频域指标: 1）特征频率： 频谱图横坐标 f，Hz 2）特征频率幅值: 频谱图纵坐标 A, m/s2 2、频域诊断法特点: 各个部件在运转时，都以一定的特征频率进行振动，特征频率所对应的幅值即代表了该部件的振动大小。通过特征频率，可将各个部件的振动分开，实现定位诊断。 频域诊断法 3 频域定位诊断原理图 频域诊断法 3 典型滚动轴承的频谱图 频域诊断法 3 1)Cooley-Tukey法 fft 平方 x(t)----- x(f) ------ S(f),功率谱 是求频谱的主要方法 2)Blackman-Tukey法 相关分析 fft x(t)--------- R(t) ------ S(f) ------- fft-1 是用来求相关系数的方法 3、频谱的获得: 频域诊断法 3 4、FFT的变换步骤: 1)FFT的变换函数 fft(float *fr,float *fi,int n,int flag) fr——实部序列；fi——虚部序列 n——变换长度，2K，k=0,1,…,一般k=10为1024点 flag——正、反变换的标记 0：正变换，1：反变换 函数变量带地址传递：fr,fi向函数中传递了实部、虚部序列，函数执行完后将变换后得到的实部、虚部结果带回。 2)构成输入的实部fr、虚部fi序列 fr—由采集到的实际值构成，分段(1024点/段)赋值、变换。 fi—由 0 序列构成 频域诊断法 3 3) 合成变换后的实部、虚部，得频谱纵坐标 x(f)—幅值谱，若为多段数据，需求平均值。 4）求频谱的横坐标 (1)横坐标分辨率△f： △f=fc/n n—fft变换的长度， fc—采集频率 (2)横坐标的频率值： △f ╳ i i——坐标的序号 频域诊断法 3 (3)分辨率△f与采集频率fc的关系： fc越大，则频谱的分辨率越低，但时域的分辨率越高。 一般采用高频采集数据，再隔点细化的方式 ，来同时满足时域、频域的诊断需要。 5、频谱的种类: 1)幅值谱：x(f)(或x(f)/n),fft变换后实部与虚部之模。 2)功率谱：S(f)=x2(f) 3)功率谱密度：S(f)=x2(f)/(fc/2) 频域诊断法 3 6、故障特征频率的提取: (1)公式计算法 如滚动轴承、滑动轴承、转轴、齿轮、叶轮的频率，可依据理论公式计算出故障频率，在实际应用中再进行修正。 (2)振源—响应分析法 对可能振源进行分析，对其响应的频率高、低进行推测，划定特征频率的范围。 (3)标准、故障频谱对比法 找出差异最大的频率，作为故障特征频率。 (4)特定时域图形变换法 对某段特定的时域波形进行FFT变换，对比正常、故障状态下的频谱特征，如发动机燃烧爆发波形、往复泵阀门落座波形等。 (5)映射法 用神经网络方法对正常、故障情况下的频谱进行记忆。 频域诊断法 3 1、 倒频谱分析法原理:  倒频谱分析是对频谱的再次谱分析，也称为二次频谱分析，是近代信号处理科学中的一项新技术。它对具有同族或异族谱波以及多成分边频的频谱图分析非常有效，具有解卷积作用，可以分析和提取原信号或者传输系统特性，是检测复杂频谱图中周期分量的有用工具。在振动和噪声源的识别、机械故障诊断和预报分析中得到广泛应用。 倒频域诊断法 4 1、 倒频谱公式:  横坐标为“倒频率”(时间)，纵坐标为幅值m/s2 2 、倒频谱诊断原理: 当信号x(t)与附加信号h(t)(系统函数、回声等)以“卷积”的方式叠加时，FFT变换后会产生频域信号相乘，即: x(t)*h(t) ←→x(f)h(f) 这样，频谱法无法将这二个信号分开。倒频谱可将x(t)与h(t) 分开。 其原理为: 卷积-(fft)-频域乘-(log)-频域和-(fft-1)-倒谱 倒频域诊断法 4 3 、倒频谱的变换步骤: 1)先进行FFT变换，使时域的卷积等于频域相乘： y(f)=x(f)h(f) 2)取对数，使积变为和： Log(y(f))=log(x(f))+log(h(f)) 3)进行频谱反变换：