待测轴的虚拟同步采样、故障分析方法及其装置制造方法及图纸

本申请公开一种待测轴的虚拟同步采样、故障分析方法及其装置。虚拟同步采样方法包括：获取多级齿轮箱中输入轴/输出轴的等时离散的轴速信号、多级齿轮箱的振动信号的等时离散时间波形及输入轴/输出轴与待测轴的运动关系；根据轴速信号及运动关系确定待测轴的轴速与时间的第一函数关系，根据第一函数关系确定待测轴的轴相对转角与时间的第二函数关系；根据第二函数关系确定同步采样时钟；根据同步采样时钟对振动信号的等时离散时间波形进行采样，获取待测轴的轴周期同步波形。本方案达到了待测轴的轴速不可直接测量时也可对待测轴进行同步采样的技术效果，还可对获取的轴周期同步波形进行同步分析实现对与待测轴相关齿轮或轴承的损伤信息的提取。

Virtual synchronous sampling, fault analysis method and device of the axle to be measured

The application discloses a virtual synchronous sampling, failure analysis method and device for the axle to be measured. The virtual synchronous sampling method includes: obtaining the isochronous discrete shaft speed signal of the input shaft/output shaft, the isochronous discrete time waveform of the vibration signal of the multi-stage gear box, and the motion relationship between the input shaft/output shaft and the axis to be measured; determining the first function of the shaft speed and time according to the shaft speed signal and the motion relationship of the shaft to be measured. According to the first function relation, the second function relation between the relative rotation angle of the axis to be measured and the time is determined; the synchronous sampling clock is determined according to the second function relation; the isochronous discrete-time waveform of the vibration signal is sampled according to the synchronous sampling clock, and the axis periodic synchronous waveform of the axis to be measured is obtained. The scheme achieves the technical effect of synchronous sampling when the shaft speed can not be measured directly, and the synchronous waveform of shaft period can be analyzed synchronously to extract the damage information of gears or bearings related to the shaft to be measured.

【技术实现步骤摘要】
待测轴的虚拟同步采样、故障分析方法及其装置
本申请涉及多级齿轮箱的轴的同步采样及故障分析
，尤其涉及一种待测轴的虚拟同步采样、同步分析以及故障分析方法及其装置。
技术介绍
旋转机械故障诊断的有效方法之一是同步分析，而同步分析的前提是关于轴周期的同步采样。常规的数据采集是等时间间隔的采集。传感器上的物理信号，在时钟的控制下被数字化后，便可以进行一系列的分析，如谱分析等。然而，问题是当轴转速不是常数时，频率域中与转速有关的成分，诸如轴速和齿轮啮合频率响应，会弥散而不再清晰。为了解决这一问题，采用轴等圆周角的采样的方法，无论轴速快慢，转动一周得到的采样点数是一定的，通过这种技术方案，与轴的轴速有关的信号，如轴的轴速与齿轮啮合频率响应，就会在频谱上保持清晰而不弥散。而在等圆周角的采样中，需要待测轴的轴速随时可测，这在简单的轴系中可通过用户安装轴速计的方法来测量待测轴的轴速，然而，在比较复杂的轴系中，如在风机的齿轮箱中，并非每一根轴的轴速都是可以测量的，一般只能测到输入轴或输出轴的轴速，如此，便无法采用等圆周角的采样方法对多级齿轮箱的振动信号做同步采样和同步分析。综上所述，现有技术中一直存在必须通过测量多级齿轮箱的待测轴的轴速方可对待测轴进行同步采样或故障分析的技术问题。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种待测轴的虚拟同步采样及其装置、故障分析方法及其装置，以解决现有的必须通过测量待测轴的轴速方可对待测轴进行同步采样或故障分析的技术问题。根据本申请实施例提供的一种待测轴的虚拟同步采样方法，应用于多级齿轮箱，所述待测轴为所述多级齿轮箱中的多个轴的其中之一，其中，所述方法包括：获取多级齿轮箱的输入轴/输出轴的等时离散的轴速信号、多级齿轮箱的振动信号的等时离散时间波形、以及所述输入轴/输出轴与待测轴的运动关系；根据所述轴速信号及所述运动关系确定所述待测轴的轴速与时间的第一函数关系，并根据所述第一函数关系确定所述待测轴的轴相对转角与时间的第二函数关系；根据所述第二函数关系确定同步采样时钟；根据所述同步采样时钟对所述等时离散的振动信号进行采样，获取所述待测轴的轴周期同步波形。优选的，所述获取多级齿轮箱的振动信号的等时离散时间波形，具体包括：通过多级齿轮箱上的振动传感器获取多级齿轮箱的振动信号；对所述振动信号进行等时离散处理，获取所述振动信号的等时离散时间波形。优选的，所述根据所述第二函数关系确定同步采样时钟，包括：根据所述第二函数关系确定所述待测轴的相对转动周期与时间的第三函数关系；根据所述第三函数关系确定整相对转动周期对应的时间点；根据所述第二函数关系及所述整相对转动周期对应的时间点确定同步采样时钟。优选的，所述根据所述第二函数关系及所述整相对转动周期对应的时间点确定同步采样时钟，包括：在预定整相对转动周期内插入预设数量的同步采样点，其中，待测轴在每相邻两个同步采样点之间的轴相对转角相等；所述预设数量的同步采样点构成所述待测轴在所述预定整相对转动周期的振动信号的同步采样时钟。根据本申请实施例提供的一种待测轴的故障分析方法，应用于多级齿轮箱，所述待测轴为所述多级齿轮箱中的多个轴的其中之一，其中，所述方法包括：获取多级齿轮箱的输入轴/输出轴的等时离散的轴速信号、以及所述输入轴/输出轴与待测轴的运动关系；根据所述轴速信号及所述运动关系确定所述待测轴的轴速与时间的第一函数关系，并根据所述第一函数关系确定所述待测轴的轴相对转角与时间的第二函数关系；根据所述第二函数关系确定同步采样时钟；根据所述同步采样时钟对所述振动信号的等时离散时间波形进行采样，获取所述待测轴的轴周期同步波形；对所述轴周期同步波形进行同步分析，提取与所述待测轴相关的齿轮损伤信息或轴承损伤信息。根据本申请实施例提到的一种待测轴的虚拟同步采样装置，设置于多级齿轮箱，所述待测轴为所述多级齿轮箱中的多个轴的其中之一，其中，所述装置包括：获取模块，用于获取多级齿轮箱的输入轴/输出轴的等时离散的轴速信号、以及获取所述输入轴/输出轴与待测轴的运动关系；轴相对转角确定模块，用于根据所述轴速信号及所述运动关系确定所述待测轴的轴速与时间的第一函数关系，并根据所述第一函数关系确定所述待测轴的轴相对转角与时间的第二函数关系；同步采样时钟确定模块，用于根据所述第二函数关系确定同步采样时钟；同步采样模块，根据所述同步采样时钟对所述振动信号的等时离散时间波形进行采样，获取所述待测轴的轴周期同步波形。优选的，所述获取模块获取多级齿轮箱的振动信号的等时离散时间波形，具体包括：通过振动传感器获取所述振动信号；以及，对获取的所述振动信号进行等时离散处理，获取所述振动信号的等时离散时间波形。优选的，所述同步采样时钟确定模块包括：相对转动周期确定子模块，根据所述第二函数关系确定所述待测轴的相对转动周期与时间的第三函数关系；整相对转动周期确定子模块，根据所述第三函数关系确定整相对转动周期对应的时间点；同步采样时钟确定子模块，根据所述第二函数关系及所述整相对转动周期对应的时间点确定同步采样时钟。优选的，所述同步采样时钟确定子模块还用于：在预定整相对转动周期内插入预设数量的同步采样点，其中，待测轴在每两个相邻的同步采样点之间的轴相对转角相等；所述预设数量的同步采样点构成待测轴在所述预定整相对转动周期的振动信号的同步采样时钟。根据本申请实施例提供的一种待测轴的故障分析装置，设置于多级齿轮箱，所述待测轴为所述多级齿轮箱中的多个轴的其中之一，其中，所述装置包括：获取模块，用于获取多级齿轮箱的输入轴/输出轴的等时离散的轴速信号、多级齿轮箱的振动信号的等时离散时间波形以及获取所述输入轴/输出轴与待测轴的运动关系；轴相对转角确定模块，用于根据所述轴速信号及所述运动关系确定所述待测轴的轴速与时间的第一函数关系，并根据所述第一函数关系确定所述待测轴的轴相对转角与时间的第二函数关系；同步采样时钟确定模块，用于根据所述第二函数关系确定同步采样时钟；同步采样模块，根据所述同步采样时钟对所述振动信号的等时离散时间波形进行采样，获取所述待测轴的轴周期同步波形；故障分析模块，用于对所述轴周期同步波形进行同步分析，提取与所述待测轴相关的齿轮损伤信息或轴承损伤信息。本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本申请实施例提供的待测轴的虚拟同步采样方法及其装置、故障分析方法及其装置，只需知道多级齿轮箱的输入轴或输出轴的轴速，再结合待测轴与输入轴/输出轴的运动关系便可获取待测轴的轴速与时间的第一函数关系，根据第一函数关系确定待测轴的轴相对转角与时间的第二函数关系，根据第二函数关系确定同步采样时钟，根据该同步采样时钟对振动信号的等时离散时间波形进行采样，获取待测轴的轴周期同步波形，达到了只需获取多级齿轮箱的输入轴或输出轴的轴速信号便可达到对待测轴进行同步采样的技术效果，有效解决了在无法直接测量多级齿轮箱的待测轴的轴速时便无法对待测轴进行同步采样的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为等时间间隔采样与等圆周角采样的原理示意图；图2为本申请实施例中一种待测轴的虚拟同步采样方法的流程图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种待测轴的虚拟同步采样方法，应用于多级齿轮箱，所述待测轴为所述多级齿轮箱中的多个轴的其中之一，其特征在于，所述方法包括：获取多级齿轮箱的输入轴/输出轴的等时离散的轴速信号、多级齿轮箱的振动信号的等时离散时间波形、以及所述输入轴/输出轴与待测轴的运动关系；根据所述轴速信号及所述运动关系确定所述待测轴的轴速与时间的第一函数关系，并根据所述第一函数关系确定所述待测轴的轴相对转角与时间的第二函数关系；根据所述第二函数关系确定同步采样时钟；根据所述同步采样时钟对所述振动信号的等时离散时间波形进行采样，获取所述待测轴的轴周期同步波形。

【技术特征摘要】
1.一种待测轴的虚拟同步采样方法，应用于多级齿轮箱，所述待测轴为所述多级齿轮箱中的多个轴的其中之一，其特征在于，所述方法包括：获取多级齿轮箱的输入轴/输出轴的等时离散的轴速信号、多级齿轮箱的振动信号的等时离散时间波形、以及所述输入轴/输出轴与待测轴的运动关系；根据所述轴速信号及所述运动关系确定所述待测轴的轴速与时间的第一函数关系，并根据所述第一函数关系确定所述待测轴的轴相对转角与时间的第二函数关系；根据所述第二函数关系确定同步采样时钟；根据所述同步采样时钟对所述振动信号的等时离散时间波形进行采样，获取所述待测轴的轴周期同步波形。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多级齿轮箱的等时离散的振动信号，具体包括：通过多级齿轮箱上的振动传感器获取多级齿轮箱的振动信号；对所述多级齿轮箱的振动信号进行等时离散处理，获取所述振动信号的等时离散时间波形。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二函数关系确定同步采样时钟，包括：根据所述第二函数关系确定所述待测轴的相对转动周期与时间的第三函数关系；根据所述第三函数关系确定整相对转动周期对应的时间点；根据所述第二函数关系及所述整相对转动周期对应的时间点确定同步采样时钟。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二函数关系及所述整相对转动周期对应的时间点确定同步采样时钟，包括：在预定整相对转动周期内插入预设数量的同步采样点，其中，待测轴在每相邻两个同步采样点之间的轴相对转角相等；所述预设数量的同步采样点构成所述待测轴在所述预定整相对转动周期的振动信号的同步采样时钟。5.一种待测轴的故障分析方法，应用于多级齿轮箱，所述待测轴为所述多级齿轮箱中的多个轴的其中之一，其特征在于，所述方法包括：获取多级齿轮箱的输入轴/输出轴的等时离散的轴速信号、多级齿轮箱的振动信号的等时离散时间波形以及所述输入轴/输出轴与待测轴的运动关系；根据所述轴速信号及所述运动关系确定所述待测轴的轴速与时间的第一函数关系，并根据所述第一函数关系确定所述待测轴的轴相对转角与时间的第二函数关系；根据所述第二函数关系确定同步采样时钟；根据所述同步采样时钟对所述振动信号的等时离散时间波形进行采样，获取所述待测轴的轴周期同步波形；对所述轴周期同步波形进行同步分析，提取与所述待测轴相关的齿轮损伤信息或轴承损伤信息。6.一种待测轴的虚拟同步采样装置，设置于多级齿轮箱，所述待测轴为所述多级齿轮箱中的多个轴的其...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗华耿，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11