2 第二章 故障诊断的信号分析与处理技术.pptVIP

偏态指标 其离散化计算公式为 峭度指标 其离散化计算公式为 若信号x(t)为反映机械状态的参量，则K3，K4的绝对值愈大，说明机器愈偏离其正常状态，因此，偏态指标K3和峭度指标K4，均可用于机械设备的故障诊断。 8．无量纲指标 除以上各统计特征参量外，为检测诊断机械设备的运行状态，还广泛采用各种各样的无量纲指标。对这些无量纲指标的基本要求是： ① 对机器的运行状态足够敏感，当机器运行状态的变化引起所测参数发生变化时，这些无量纲指标应有更明显的变化； ②与机器的运行状态之间有稳定的对应关系，只有当机器运行状态发生变化引起所测参数发生变化时，这些无量纲指标才有明显的变化， 目前常用的无量纲指标有波形指标、峰值指标、脉冲指标和裕度指标，它们都是由信号的幅值参数演化而来的。 （1）波形指标 （2）峰值指标 （3）脉冲指标 （4）裕度指标 式中 实验结果表明，裕度指标L和脉冲指标I对于齿轮和轴承故障所引起的冲击振动较为敏感，可以在机械设备的振动、噪声信号分析中有效地使用 。 在选择上述各指标时，按其诊断能力由大到小顺序排列，大体上为峭度指标→裕度指标→脉冲指标→峰值指标→波形指标。 峭度指标 峰值指标 二、相关分析 相关分析又称时延域分析，用于描述 信号在不同时刻的相互依赖关系，是提取 信号中周期成分的常用手段，在相关测速 和相关定位以及传递路径识别中均有应用。 相关分析包括自相关分析和互相关分析， 是信号时域分析的主要内容。 1.自相关分析 (1)自相关函数的定义 自相关函数描述的是同一信号中不同时 刻的相互依赖关系，自相关函数的定义式为 自相关函数性质见P39-40 互相关分析 互相关函数性质见P41 (2)互相关函数的定义 互相关函数描述的是两部不同信号不同时刻的相互依赖关系，互相关函数的定义式为 相关直线定位 相关测速 相关平面定位 第五节 信号处理的一些特殊方法 一、时域平均法 时域平均法是从混有噪声干扰的信号中提取周期性分量的有效方法，也称相干检波法(Coherent Detection)。 当平均次数N无穷大(或相当大)时可得信号的直流分量，即平均值。当随机信号中包含有确定性的周期信号时，如果截取信号的采样时间等于周期性信号的周期T，将所截得的信号叠加平均，就能将该周期信号从随机信号、非周期信号以及与指定周期T不一致的其它周期信号中分离出来，而保留指定的周期分量及其高频谐波分量，提高欲研究周期信号的信噪比。 设信号x(t)由周期信号f (t)和白噪声n(t)组成，即 x(t)＝f (t) + n(t) 现以f (t)的周期去截取信号x(t)，共截得N段， 然后将各段对应点相加，由于白噪声的不相关 性，可得到 再对x(ti)平均，便得到输出信号y(ti)为 用时域平均法提取周期信号 用时域平均法识别齿轮缺陷 (a)正常齿轮波形；(b)齿向安装不平行； (c)齿面严重磨损；(d)齿面有剥落 时域平均的原理如上图所示，它要求采集两路信号，一是原输入信号，另一是用作分段的时基信号。实际应用时，时基信号可根据不同的分析需要而选取。 三、自适应消噪技术 对所测得的机械信号进行时域处理、频域处理或时序分析等多种信号处理，可以成功地对机械故障进行诊断。 为了达到诊断故障的目的，必须提高诊断信息的信噪比，自适应消噪技术(ANC：Adaptive Noise Canceling Technique)便是提高信噪比，提取淹没在噪声中的信息的一种有效的方法。 ANC技术的基本原理如图2-31所示。 之所以用自适应滤波器，主要是因为噪声的主输入通道和参考输入通道的特性随时间在变化，而自适应滤波器可以自动地、随时调节滤波器的传递函数，以保证n0和y十分接近。 与 四、共振解调技术 共振解调技术(IFD－Incipient Failure Detection)早在70年代被瑞典SKF轴承公司利用，后又被美国MIT公司和瑞典SPM公司进一步发展，用于提取淹没在强烈背景噪声中的冲击脉冲信号。 共振解调技术的基本原理如下： 共振解调技术原理 (a)故障产生的脉冲串；(b)脉冲串的频谱； (c)激发的离散自由衰减振动；(d)检波和低通滤波后的信号 YD-1型压电加速度传感器的频率特性 作 业 2. 求序列的 1. 求指数衰减振荡信号 的频谱 离散付里叶变换。画出时域和频域图形。 3. 求正弦信号 的均值，均方值，和概率密度函数 X(k)与x(n)分别为N维的列矩阵，而 和 为N×N方阵，且满足 2．减小运算工作量的途径 由以上分析可知，在[W]与[x(n)]相乘过程