基于小波包能量矩陣的軸承信號特征提取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于小波包能量矩陣的軸承信號特征提取方法，用于解決現(xiàn)有信號特征提取方法復(fù)雜的技術(shù)問題。技術(shù)方案是首先對軸承振動信號進行小波包分解，然后進行分層分段能量計算，組成能量特征矩陣，求得特征值；通過定義基于特征值的振動信號特征參數(shù)，以及特征值參數(shù)與軸承運行狀態(tài)間的內(nèi)在聯(lián)系，得到了信號特征的最佳表征參數(shù)，簡化了信號特征提取過程。與【背景技術(shù)】相比較，矩陣維數(shù)由32*128降階為32*32。表征數(shù)值的絕對幅值和變化幅度由絕對幅值量級101，變化幅度平均值為0.17提高到絕對幅值量級102，變化幅度平均值為20.9，改善了【背景技術(shù)】表征數(shù)值變化不明顯的缺點。
【專利說明】基于小波包能量矩陣的軸承信號特征提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軸承信號特征提取方法，特別涉及一種基于小波包能量矩陣的軸承信號特征提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軸承部件是易損件，軸承部件經(jīng)過長時間工作后，會產(chǎn)生不同程度的磨損，導(dǎo)致做功能力下降，工作性能惡化。如果不及時采取維修措施，則會影響設(shè)備的使用壽命和產(chǎn)品的加工質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計，旋轉(zhuǎn)機械的故障有大約30%是由滾動軸承故障引起的，因此軸承部件是設(shè)備的關(guān)重件，客觀、準確地提取軸承工作性能變化的特征，及時掌握軸承的工作狀態(tài)，對保障設(shè)備安全運行和生產(chǎn)操作都具有重要意義。
[0003]當軸承發(fā)生故障時，一般會產(chǎn)生非正常的周期性振動信號。振動信號蘊涵了豐富的軸承運行狀態(tài)的信息，其工作性能的變化可以通過振動信號表現(xiàn)出來，而且隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，振動信號的檢測也日益方便。因此，振動信號分析法成為軸承故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測普遍采用的方法。
[0004]小波包變換因其具有優(yōu)異的時一頻分辨率特性，被作為一種有效的振動信號分析工具。小波包變換可以在時域和頻域上按照不同的精度表征信號，即其具有局部化特性，可以聚焦到分析對象的任意細節(jié)，從而能提取更多的反映信號特征的信息。
[0005]文獻李國賓，關(guān)德林，李廷舉.基于小波包變換和奇異值分解的柴油機振動信號特征提取研究[J].振動與沖擊，2011，30(8) =149-152.提出利用小波包變換和奇異值分解提取振動信號特征的新方法。給出了小波包變換算法及奇異值分解算法，依據(jù)矩陣奇異值特征向量，定義了振動信號特征參數(shù)。通過實例驗證，表明特征參數(shù)可作為柴油機狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的特征量。但是采用該文方法，原始信號經(jīng)小波包變換，得到的待處理矩陣為32*128，矩陣維數(shù)很大，分析和處理的復(fù)雜性和難度都加大。另一方面，文中對于設(shè)備狀態(tài)進行表征的數(shù)值變化幅度較小，如絕對幅值量級101，變化幅度平均值為0.17，不易于區(qū)分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有信號特征提取方法復(fù)雜的不足，本發(fā)明提供一種基于小波包能量矩陣的軸承信號特征提取方法。該方法首先對軸承振動信號進行小波包分解，然后進行分層分段能量計算，組成能量特征矩陣，求得特征值；通過定義基于特征值的振動信號特征參數(shù)，以及特征值參數(shù)與軸承運行狀態(tài)間的內(nèi)在聯(lián)系，得到了信號特征的最佳表征參數(shù)，使信號特征提取簡單化。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于小波包能量矩陣的軸承信號特征提取方法，其特點是包括以下步驟:
[0008]步驟一、對采集到的軸承信號進行Morlet小波包分解，分解層數(shù)為2。
[0009]步驟二、建立能量特征矩陣。定義單一尺度下的小波包能量為該尺度下小波包系數(shù)的平方和。
【權(quán)利要求】
1.一種基于小波包能量矩陣的軸承信號特征提取方法，其特點是包括以下步驟: 步驟一、對采集到的軸承信號進行Morlet小波包分解，分解層數(shù)為2 ； 步驟二、建立能量特征矩陣；定義單一尺度下的小波包能量為該尺度下小波包系數(shù)的平方和；
【文檔編號】G01H17/00GK103542929SQ201310188420
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月20日
【發(fā)明者】李山, 陳冰, 齊俊德, 劉一龍, 楊升 申請人:西北工業(yè)大學(xué)