基于自適應計算階次跟蹤的旋轉(zhuǎn)機械階次分析系統(tǒng).pdf

1、階次分析技術(shù)是旋轉(zhuǎn)機械振動信號分析和故障診斷的重要技術(shù)之一，其特點是充分利用轉(zhuǎn)速信息。旋轉(zhuǎn)機械在升、降速階段產(chǎn)生的振動信號是一基頻隨時間不斷變化的非平穩(wěn)信號，基于FFT的傳統(tǒng)譜分析方法無法有效的提取和分析該階段的特征信息，而階次分析技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了這一問題。本課題主要圍繞這一全新的旋轉(zhuǎn)機械振動信號分析技術(shù)而展開。 轉(zhuǎn)速計算是階次分析中的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文提出并實現(xiàn)了基于一階數(shù)字微分、單脈沖分段插值的轉(zhuǎn)速計算方法。該方法通過

2、對一階數(shù)字微分計算得到的初始轉(zhuǎn)速進行分段變點數(shù)插值，獲得每個采樣時刻的轉(zhuǎn)速，建立起了轉(zhuǎn)速值同振動幅值的對應關(guān)系，為后續(xù)的階次分析打下了基礎。 階次跟蹤技術(shù)一直是階次分析的研究重點，本文在比較和分析當前國內(nèi)外各種階次跟蹤方法優(yōu)缺點的基礎上，結(jié)合求解的初始轉(zhuǎn)速和圓周運動學方程，提出并實現(xiàn)了基于圓周運動學方程的自適應計算階次跟蹤技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)轉(zhuǎn)速變化的大小，自適應的選擇不同的方法進行階次重采樣。在轉(zhuǎn)速變化緩慢時，采用一次線性插值方法

3、；在轉(zhuǎn)速變化大時，采用勻角加速運動方程方法；在轉(zhuǎn)速變化劇烈時，采用三次樣條插值的方法來進行階次跟蹤。該方法在保證計算精度要求的同時，提高了計算的執(zhí)行效率。對階次重采樣后的振動信號作FFT即可得到階次譜。為了得到階次譜中感興趣階次的時域波形，文章還實現(xiàn)了基于Gabor時頻濾波技術(shù)的階次分量提取。 時頻譜陣是分析非平穩(wěn)振動信號的常用方法，但對于旋轉(zhuǎn)機械而言，時頻譜陣很難揭示出峰值同轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。本文在分析短時傅立葉變換實現(xiàn)原理的基

4、礎上，結(jié)合計算得到的轉(zhuǎn)速曲線，提出并實現(xiàn)了基于轉(zhuǎn)速時刻加窗的傅立葉變換(FT)算法，為旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)速譜陣計算提供了理論依據(jù)。 在深入研究現(xiàn)有階次分析技術(shù)的基礎上，根據(jù)提出的新觀點和新方法，研制和開發(fā)了面向旋轉(zhuǎn)機械的階次分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)從運行界面、結(jié)果顯示到各項算法功能的實現(xiàn)均是利用VC++從底層編程開發(fā)完成?，F(xiàn)場測試實驗分析結(jié)果表明本文所提出的階次分析方法是正確的、有效的，所研發(fā)的階次分析系統(tǒng)功能全面，具有明顯的實用價值，為推動階