用于旋转机械故障诊断的多频带包络谱阵制造技术

本发明专利技术属于机械设备振动监测与故障诊断领域，具体涉及一种用于旋转机械故障诊断的多频带包络谱阵。本发明专利技术通过对拾取的旋转机械振动信号进行多窄带滤波处理，获取不同频段的振动信号，对多组不同频段的振动信号进行包络解调分析，获取多组信号的包络谱，将包络谱变换为以振动频率和窄带滤波中心频率为x、y轴坐标，振动幅值为z轴坐标的三维包络谱阵(图)。基于该包络谱阵，可以对旋转机械的故障调制频率、故障发生部位、故障损伤程度做出快速、直观的判断，便于实现智能化的故障诊断。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
用于旋转机械故障诊断的多频带包络谱阵，其特征在于，包括以下步骤：1.确定窄带滤波器的类型和滤波频宽。滤波器类型没有严格限制，可以选择任何形式的经典带通滤波器，如巴特沃斯带通滤波器、切比雪夫滤波器等。滤波频宽则需要根据分析对象的结构和信号特征确定，窄带滤波的目的是提取信号中故障产生的周期性冲击成分，从中提取幅值包络函数进行分析，以显现故障引起的频谱中的边带成分。因此滤波频宽应包含若干个结构故障可能产生的最高边带频率。窄带滤波器的z域表达式为：H(z)=Σr=0Mbrz-r1+Σk=1Nakz-k]]>式中，br和ak为滤波器系数，带通滤波器上、下截止频率通过滤波器系数得以体现；M、N为滤波器的滑动平均和自回归阶数；2.确定移动滤波的频率步长，可以选择在0.1至0.5倍滤波频宽范围，步长太小，得到的包络谱阵分辨率较高，但计算量大；反之，步长太大，计算分析速度快，但包络谱阵的分辨率降低；3.进行振动信号的窄带滤波，表达式为y(n)＝x(n)*h(n)式中，x(n)为原始振动时间序列，h(n)为窄带滤波器单位脉冲响应函数，由H(z)逆向z变换得到，y(n)为窄带滤波之后的信号；4.对滤波之后的信号进行Hilbert变换y^(n)=1πΣτ=-∞τ=+∞y(τ)n-τ=y(n)*1πn]]>其解析信号表示为式中，a(n)为窄带滤波之后的包络信号，其相应的包络谱如下：A(f)＝abs(FFT(α(n)，Nf)/Nf)式中，Nf为离散傅里叶变换之后的频率点数，A(f)为窄带滤波之后信号的包络谱，FFT表示对信号做快速傅里叶变换；5.以某个低频频率f1作为窄带滤波的中心频率，自此开始，得到该频率下对应的包络谱A(f1，f)，然后按照选定的频率步长移动到下一个滤波中心频率f2，再次进行窄带包络分析，得到相应的包络谱A(f2，f)，如此循环，直到滤波频宽覆盖全部分析频率范围，最终得到多频带包络谱阵∑A(f1，f)。进一步，以振动频率f为x轴，窄带滤波中心频率f1为y轴，包络谱幅值为z轴绘制多频带包络谱阵。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳亦兵，姜锐，滕伟，安宏文，辛卫东，
申请(专利权)人：华北电力大学，内蒙古京隆发电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11