專利名稱：基于1/3-二叉樹稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種非穩(wěn)態(tài)信號(hào)的分析檢測(cè)方法，具體涉及ー種對(duì)振動(dòng)信號(hào)中反映故障特征的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于信號(hào)中的非穩(wěn)態(tài)成分的檢測(cè)，在機(jī)械設(shè)備的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。最常見的非穩(wěn)態(tài)成分檢測(cè)方法就是在時(shí)域信號(hào)中觀察是否存在非穩(wěn)態(tài)成分，但是由于檢測(cè)過(guò)程中不可避免的會(huì)混入噪聲，因而其中的表征故障的非穩(wěn)態(tài)成分亦會(huì)被噪聲污染，直接觀察的方式準(zhǔn)確性和效率都很低。另外ー種常用的方法是通過(guò)頻域分析信號(hào)中的周期特征。但是對(duì)于信號(hào)中持續(xù)時(shí)間短的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)，在頻譜中表現(xiàn)為較小的幅值，甚至被噪聲淹沒(méi)，通過(guò)頻域分析檢測(cè)往往不能得到顯著的特征。另外，濾波分析是去除信號(hào)中噪聲干擾，從而提取非穩(wěn)態(tài)成分的一種有效方法，但是效果受濾波器的截止頻率、帶寬、中心頻率等因素影響很大。實(shí)踐中，常用的檢測(cè)方法是對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波包層層分解，然后對(duì)小波節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，分析頻域特征，進(jìn)而得到信號(hào)中非平穩(wěn)成分的周期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種基于1/3-ニ叉樹稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)方法，它用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通過(guò)檢測(cè)待測(cè)設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)中的非平穩(wěn)信號(hào)的頻率(周期)確定設(shè)備故障發(fā)生所在，提高旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障判斷的效率和準(zhǔn)確性。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種基于1/3- ニ叉樹稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)方法，它包括傳感裝置、模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，傳感裝置接收外部輸入信號(hào)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元對(duì)所接收到的外部信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換獲得長(zhǎng)度為L(zhǎng)的檢測(cè)信號(hào)X (t)，其特征在于，它還包括一系列不同中心頻率的低通和高通濾波器，假設(shè)ー個(gè)低通濾波器g (η)，其對(duì)應(yīng)的兩個(gè)擬解析低通和高通濾波器分別為，g0 (n) = g (n) eJ π n/4gi (η) = g(n) ej3lln/4式中，g0(n)為0至1/4頻率低通濾波器，gl(n)為1/4至1/2頻率高通濾波器，具體包括如下步驟(I)初始化濾波器組，根據(jù)需要分解的層次，進(jìn)行相應(yīng)數(shù)目濾波器組的初始化，為保證每個(gè)分解層次數(shù)據(jù)總長(zhǎng)度相等，對(duì)上ー層數(shù)據(jù)采用下采樣方式進(jìn)入下ー層，由分解層次來(lái)看 a)對(duì)于整數(shù)分解層次(k = 0,1,2... 4)，采用下2采樣的方式保證該層濾波后總數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等于L，有2k個(gè)子濾波器，記為= 0,1,2... 2k-l，經(jīng)過(guò)濾波后的序列記為χ ,i= 0,1. . .，2k-l，中心頻率為(i+2—1) X2_h，帶寬為 2+1 ；b)對(duì)于非整數(shù)分解層次(k+0. 6，k = 1，2，3)，采用下3采樣的方式保證該層濾波后總數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等于L，有[2k+°_6]個(gè)子濾波器，記為q+a6,i = 0,1,2... [2k+°_6]-l，經(jīng)過(guò)濾波后的序列記為4+。. , i = 0，I. . .，[2k+a6]-l，帶寬為 l/[2k+1_6]-2 ；(2)將信號(hào)x(t)經(jīng)過(guò)上述的1/3- 二叉樹結(jié)構(gòu)濾波器組濾波，得到濾波信號(hào)X丨(《),
i= 0,1. . .，2k-l，k = 0，1，2，3，4，χΖ+α6( ), j = 0，I. · ·，[2k+0 6]-l，k = 1,2,3 ；(3)計(jì)算各子頻帶信號(hào)的稀疏值，公式如下
權(quán)利要求
1.一種基于1/3-ニ叉樹稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)方法，它包括傳感裝置、摸/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，傳感裝置接收外部輸入信號(hào)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元對(duì)所接收到的外部信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換獲得長(zhǎng)度為L(zhǎng)的檢測(cè)信號(hào)x(￡)，其特征在于，它還包括一系列不同中心頻率的低通和高通濾波器，假設(shè)ー個(gè)低通濾波器g( )，其對(duì)應(yīng)的兩個(gè)擬解析低通和高通濾波器分別為，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于1/3-ニ叉樹稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于，所述的傳感裝置為加速度傳感器，所述的加速度傳感器安設(shè)于待檢測(cè)設(shè)備的殼體上，用于檢測(cè)設(shè)備的振動(dòng)加速度信號(hào)，即檢測(cè)信號(hào)X 。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于1/3-ニ叉樹稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在干，所述的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)頻率與待檢測(cè)設(shè)備某 零件的故障特征頻率吻合，則判定待檢測(cè)設(shè)備中與該頻率對(duì)應(yīng)的零件位置存在有故障。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于1/3-二叉樹稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)方法在待檢測(cè)設(shè)備的殼體上安裝加速度傳感器，檢測(cè)設(shè)備的振動(dòng)加速度信號(hào)，作為檢測(cè)信號(hào)x(t)，通過(guò)1/3-二叉樹結(jié)構(gòu)濾波器組對(duì)信號(hào)x(t)進(jìn)行濾波得到濾波信號(hào)，然后再計(jì)算濾波所得的子頻帶信號(hào)的稀疏值并且按照1/3-二叉樹結(jié)構(gòu)繪制信號(hào)x(t)的稀疏譜圖，找出系數(shù)譜圖中的稀疏值最大所對(duì)應(yīng)的子頻帶，查看這一選定的子頻帶濾波后信號(hào)，通過(guò)對(duì)信號(hào)解調(diào)并分析其頻譜，即可得出故障相關(guān)的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)頻率進(jìn)而判斷該非穩(wěn)態(tài)信號(hào)頻率所對(duì)應(yīng)的故障。
文檔編號(hào)G01M99/00GK102620945SQ20111043307
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者沈長(zhǎng)青, 王東 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院