一种信号处理方法、装置和计算设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种信号处理方法，包括步骤：获取机械设备的振动信号；基于机械设备的转速区间，对振动信号进行变换，得到虚拟转速信号；基于虚拟转速信号，对振动信号进行等角度重采样，得到采样信号；以及对采样信号进行傅立叶变换得到转速信号的参考阶次谱，以便进行阶次分析。本发明专利技术还公开一种信号处理装置、计算设备和计算机可读存储介质。

【技术实现步骤摘要】
一种信号处理方法、装置和计算设备
本专利技术涉及设备状态监测领域，尤其涉及一种信号处理方法、装置和计算设备。
技术介绍
无论是简单机械还是复杂装备，变转速的工作状态几乎无处不在，可以说，变转速工况几乎涉及到工业、民用、国防等领域中的各种关键设备。同时，振动分析早已成为一种广泛采用的机械设备状态监测手段。对于实现恒工况设备的状态监测与故障诊断的故障诊断方法已十分丰富，是一个相对成熟的研究领域。然而需要指出的是，目前的振动监测与诊断技术主要针对定转速机械设备，并不能有效实现变转速下设备的监测与诊断。和平稳工况相比,变转速下的机械设备振动信号。为了解决转速变化的问题,目前通常使用阶次分析技术。在机械设备的旋转轴的一端布置键相传感器。每当轴表面的凹槽旋转经过探头时，位移传感器输出一个键相信号的脉冲，指示转轴转过了一圈。显然，传统方法下实现阶次分析的前提条件是需要加装键相传感器，成本较高，并且也存在无法安装键相传感器的应用场景，例如：安装空间不够。因此需要一种更先进的实现阶次分析的方案。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供了一种新的信号处理的方案，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种信号处理方法，包括步骤：获取机械设备的振动信号；基于机械设备的转速区间，对振动信号进行变换，得到虚拟转速信号；基于虚拟转速信号，对振动信号进行等角度重采样，得到采样信号；以及对采样信号进行傅立叶变换得到转速信号的参考阶次谱，以便进行阶次分析。可选地，在根据本专利技术的方法中，基于机械设备的转速区间，对振动信号进行变换，得到虚拟转速信号的步骤包括：基于机械设备的转速区间得到频谱带通区间；根据该频谱带通区间，对振动信号的频谱进行带通处理；对带通处理后的频谱进行傅立叶逆变换，得到复数解析信号；提取该复数解析信号的实部，得到虚拟转速信号。可选地，在根据本专利技术的方法中，机械设备包括风力发电机机组，其转速区间为900RPM～1800RPM。。可选地，在根据本专利技术的方法中，根据该频谱带通区间，对振动信号的频谱进行带通处理的步骤包括：将振动信号的频谱在频谱带通区间外的频率置为0。可选地，在根据本专利技术的方法中，对带通处理后的频谱进行傅立叶逆变换，得到复数解析信号的步骤包括：按照以下公式进行傅立叶逆变换：式中x为时间，单位为秒，ξ为频率，单位为赫兹。可选地，在根据本专利技术的方法中，基于虚拟转速信号，对振动信号进行等角度重采样的步骤包括：根据虚拟转速信号，获取等角度重采样的采样时刻；根据采样时刻，对振动信号进行等角度重采样。可选地，在根据本专利技术的方法中，根据虚拟转速信号，获取等角度重采样的时间序列的步骤包括：选取虚拟转速信号的起始过零点；从起始过零点开始，每间隔一个过零点选取一个过零点；将所选取的过零点对应的时刻作为等角度重采样的采样时刻。可选地，在根据本专利技术的方法中，等角度重采样的插值方式为线性插值。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种信号处理装置，包括：信号采集模块，适于获取机械设备的振动信号；信号变换模块，适于基于机械设备的转速区间，对振动信号进行变换，得到虚拟转速信号；以及信号重采样模块，适于基于虚拟转速信号，对振动信号进行等角度重采样，得到采样信号；还适于对采样信号进行傅立叶变换得到转速信号的参考阶次谱。可选地，在根据本专利技术的装置中，信号变换模块还适于：基于机械设备的转速区间得到频谱带通区间；根据该频谱带通区间，对振动信号的频谱进行带通处理；对带通处理后的频谱进行傅立叶逆变换，得到复数解析信号；提取该复数解析信号的实部，得到虚拟转速信号。可选地，在根据本专利技术的装置中，机械设备包括风力发电机机组，其转速区间为900RPM～1800RPM。可选地，在根据本专利技术的装置中，信号变换模块还适于：将振动信号的频谱在频谱带通区间外的频率置为0。可选地，在根据本专利技术的装置中，信号变换模块还适于：按照以下公式进行傅立叶逆变换：式中x为时间，单位为秒，ξ为频率，单位为赫兹。可选地，在根据本专利技术的装置中，信号重采样模块还适于：根据虚拟转速信号，获取等角度重采样的采样时刻；根据采样时刻，对振动信号进行等角度重采样。可选地，在根据本专利技术的装置中，信号重采样模块还适于：选取虚拟转速信号的起始过零点；从起始过零点开始，每间隔一个过零点选取一个过零点；将所选取的过零点对应的时刻作为等角度重采样的采样时刻。可选地，在根据本专利技术的装置中，等角度重采样的插值方式为线性插值。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行根据本专利技术的方法中的任一方法的指令。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，指令当由计算设备执行时，使得计算设备执行根据本专利技术的方法中的任一方法。根据本专利技术的信号处理方案，无需加装没有键相传感器，通过解析机械设备的振动信号，获取虚拟转速信号，并根据该虚拟转速信号对振动信号进行等角度重采样，进而进行阶次分析，实现了对变转速设备的故障诊断和分析，操作简单方便，成本较低。附图说明为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。图1示出了根据本专利技术一个示例性实施例的计算设备100的结构示意图；图2示出了根据本专利技术一个示例性实施例的信号处理方法200的流程图；图3示出了根据本专利技术一个示例性实施例的振动信号的频谱示意图；图4示出了根据本专利技术一个示例性实施例的振动信号进行带通处理后的频谱示意图；图5示出了根据本专利技术一个示例性实施例的虚拟转速信号的示意图；图6示出了根据本专利技术另一个示例性实施例的虚拟转速信号的示意图；图7示出了根据本专利技术一个示例性实施例的等角度采样的示意图；图8示出了根据本专利技术一个示例性实施例的采样信号与振动信号的对比示意图；图9示出了根据本专利技术一个示例性实施例的转速信号的参考阶次谱和真实阶次谱的对比示意图；以及图10示出了根据本专利技术一个示例性实施例的信号处理装置300的结构框图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。图1示出了根据本专利技术一个示例性实施例的计算设备100的结构框图。该计算设备100可以实现为服务器，例如文件服务器、数据库服务器、应用程序服务器和网络服务器等，也可以实现为包括桌面计算机和笔记本计算机配置的个人计算机。此外，计算设备100还可以实现为小尺寸便携(或者移动)电子设备的一部分，这些电子设备可以是诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、个人媒体播放器设备、无线网络浏览设备、个人头戴设备、应用专用设备、或者可以包括上面任何功能的混合设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号处理方法，包括步骤：获取机械设备的振动信号；基于机械设备的转速区间，对所述振动信号进行变换，得到虚拟转速信号；基于所述虚拟转速信号，对所述振动信号进行等角度重采样，得到采样信号；以及对所述采样信号进行傅立叶变换得到转速信号的参考阶次谱，以便进行阶次分析。

【技术特征摘要】
1.一种信号处理方法，包括步骤：获取机械设备的振动信号；基于机械设备的转速区间，对所述振动信号进行变换，得到虚拟转速信号；基于所述虚拟转速信号，对所述振动信号进行等角度重采样，得到采样信号；以及对所述采样信号进行傅立叶变换得到转速信号的参考阶次谱，以便进行阶次分析。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述基于机械设备的转速区间，对振动信号进行变换，得到虚拟转速信号的步骤包括：基于机械设备的转速区间得到频谱带通区间；根据该频谱带通区间，对所述振动信号的频谱进行带通处理；对带通处理后的频谱进行傅立叶逆变换，得到复数解析信号；提取该复数解析信号的实部，得到所述虚拟转速信号。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述机械设备包括风力发电机机组，其转速区间为900RPM～1800RPM。4.如权利要求2所述的方法，其中，所述根据该频谱带通区间，对振动信号的频谱进行带通处理的步骤包括：将所述振动信号的频谱在所述频谱带通区间外的频率置为0。5.一种信号处理装置，包括：信号采集模块，适于获取机械设备的振动信号；信号变换模块，适于基于所述机械设备的转速区间，对所述振动信号进行变换，得到虚拟转速信号；以及信...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱非白，贾维银，
申请(专利权)人：安徽容知日新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34