一种冲击检测方法及计算设备技术

本发明专利技术公开了一种冲击检测方法，在计算设备中执行，包括：获取待测设备在预定时间内的振动信号，根据振动信号确定振动时域波形；确定振动时域波形的正包络波形；将正包络波形上的多个波峰根据幅值大小划分为两类，将第一类峰的幅值的平均值作为冲击能量，其中，第一类峰的幅值大于第二类峰的幅值；根据相邻波峰的时间间隔将正包络波形上的波峰划分为多个峰群，将峰群的总数量作为冲击密度，将各峰群的持续时间的平均值作为冲击持续时间；确定正包络波形的主要频率成分，将主要频率成分的频率作为冲击频率；根据冲击频率、冲击能量、冲击密度和冲击持续时间来确定待测设备的冲击类型和冲击的严重程度。本发明专利技术一并公开了相应的计算设备。

【技术实现步骤摘要】
一种冲击检测方法及计算设备
本专利技术涉及机械设备健康管理及故障诊断
，尤其涉及一种冲击检测方法及计算设备。
技术介绍
机械设备例如主轴、电机、齿轮箱、滚动轴承等，在出现局部故障时往往伴随着周期性冲击的产生。因此，可以采用振动传感器从机械表面拾取振动信号(例如加速度信号、位移信号等)，通过分析振动信号中是否存在周期性冲击分量以及冲击分量的幅值大小，来判断机械设备是否出现故障以及故障的部位和程度。目前，往往由工程师通过观察振动信号波形来判定冲击形态和机械故障，对周期性冲击的识别依赖于工程师的经验，主观性较强，故障程度的标准难以界定。此外，由于冲击通常具有低频性和偶然性，在一段时间的振动信号中只有少量的信号可以发现冲击，因此，工程师需要对捕捉到的大量振动信号进行观测，工作量较大，且容易遗漏或出错。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种冲击检测方法及计算设备，以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，提供一种冲击检测方法，在计算设备中执行，包括：获取待测设备在预定时间内的振动信号，根据所述振动信号确定振动时域波形；确定所述振动时域波形的正包络波形；将所述正包络波形上的多个波峰根据幅值大小划分为两类，将第一类峰的幅值的平均值作为冲击能量，其中，第一类峰的幅值的最小值大于第二类峰的幅值的最大值；根据相邻波峰的时间间隔将所述正包络波形上的波峰划分为多个峰群，将峰群的总数量作为冲击密度，将各峰群的持续时间的平均值作为冲击持续时间；确定所述正包络波形的主要频率成分，将所述主要频率成分的频率作为冲击频率；根据所述冲击频率、冲击能量、冲击密度和冲击持续时间来确定所述待测设备的冲击类型和冲击的严重程度。可选地，在根据本专利技术的冲击检测方法中，获取待测设备在预定时间内的振动信号，根据所述振动信号确定振动时域波形的步骤包括：将所述预定时间划分为多个单位时间段；分别获取待测设备在每一个单位时间段内的振动信号，根据振动信号来确定每一个单位时间段的振动时域波形。可选地，在根据本专利技术的冲击检测方法中，将所述正包络波形上的多个波峰根据幅值大小划分为两类的步骤包括：采用聚类算法将所述正包络波形上的多个波峰根据幅值大小聚为两类。可选地，在根据本专利技术的冲击检测方法中，根据相邻波峰的时间间隔将所述正包络波形上的波峰划分为多个峰群的步骤包括：选定一个第一类峰，在该第一类峰的δ邻域内寻找波峰，若寻找到波峰，则继续在该寻找到的波峰的δ邻域内寻找波峰，直至δ邻域内不存在波峰为止；将所述一个第一类峰以及所有寻找到的波峰作为一个峰群。可选地，在根据本专利技术的冲击检测方法中，δ＝0.1ms。可选地，在根据本专利技术的冲击检测方法中，确定所述正包络波形的主要频率成分的步骤包括：对所述正包络波形进行自相关处理，得到自相关波形；对所述自相关波形进行傅立叶变换，得到所述自相关波形的频谱；将所述频谱中幅值最大的频率分量作为所述正包络波形的主要频率成分。可选地，在根据本专利技术的冲击检测方法中，按照以下公式对所述正包络波形进行自相关处理：其中，R(τ)为自相关波形的函数，f(t)为所述正包络波形的函数，f*(t-τ)为f(t-τ)的共轭。可选地，在根据本专利技术的冲击检测方法中，根据所述冲击频率、冲击能量、冲击密度和冲击持续时间来确定所述待测设备的冲击类型和冲击的严重程度的步骤包括：根据所述冲击频率来确定冲击类型；根据所述冲击类型、冲击能量、冲击密度和冲击持续时间来确定冲击的严重程度。可选地，在根据本专利技术的冲击检测方法中，冲击类型包括内圈冲击、外圈冲击、滚动体冲击和保持架冲击。根据本专利技术的另一个方面，提供一种计算设备，包括：至少一个处理器；和存储有程序指令的存储器，其中，程序指令被配置为适于由上述至少一个处理器执行，程序指令包括用于执行如上所述的冲击检测方法的指令。根据本专利技术的又一个方面，提供一种存储有程序指令的可读存储介质，当所述程序指令被计算设备读取并执行时，使得所述计算设备执行如上所述的冲击检测方法。本专利技术针对冲击的低频性、偶然性、大幅值等特征，设计了有效的算法策略来对冲击进行有效地识别。通过计算冲击频率、冲击能量、冲击密度和冲击持续时间等信息，来判断冲击类型，并对冲击的严重程度进行量化，以便确定设备的故障部位和故障的严重程度。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。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实施例的冲击检测系统100的示意图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的计算设备200的示意图；图3示出了根据本专利技术一个实施例的冲击检测方法300的流程图；图4示出了根据本专利技术一个实施例的振动时域波形的示意图；图5示出了根据本专利技术一个实施例的正包络波形的示意图。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实施例的冲击检测系统100的示意图。如图1所示，冲击检测系统100包括待测设备110、振动传感器120和计算设备200。待测设备110例如可以是主轴、电机、泵、齿轮箱、滚动轴承等适于进行周期性旋转的机械设备。振动传感器120设置于待测设备110的表面或距离待测设备110最近的刚性外壳上，其可以接收待测设备110上的振动信号，并将采集到的振动信号传递至计算设备200。振动信号例如可以是位移信号、加速度信号等，但不限于此。应当指出，振动传感器120可以为任意型号，本专利技术对振动传感器120的型号不做限制。计算设备200是具有通信和计算能力的设备，其可以实现为桌面计算机、笔记本计算机等配置的个人计算机，也可以实现为工作站、服务器等，在一些情况中，计算设备200还可以实现为手机、平板电脑、可穿戴设备等设备。计算设备200可以接收振动传感器120采集到的振动信号，并对振动信号进行存储、分析、展示等。根据一种实施例，计算设备200可以对振动信号进行分析，以检测出待测设备110所受到的周期性冲击的情况。应当指出，图1所示的冲击检测系统100仅是示例性的，虽然其中仅示出了一个待测设备、一个振动传感器和一个计算设备，但是，在具体的实践情况中，冲击检测系统中可以有不同数量的待测设备、振动传感器和计算设备，本专利技术对冲击检测系统中所包括的待测设备、振动传感器和计算设备的数量不做限制。例如，冲击检测系统中可以包括多个待测设备，一个待测设备上可以设置多个振动传感器，一个计算设备可以接收多个振动传感器所采集到的振动信号并对其进行分析，等等。图2示出了根据本专利技术一个实施例的计算设备200的示意图。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲击检测方法，在计算设备中执行，包括：获取待测设备在预定时间内的振动信号，根据所述振动信号确定振动时域波形；确定所述振动时域波形的正包络波形；将所述正包络波形上的多个波峰根据幅值大小划分为两类，将第一类峰的幅值的平均值作为冲击能量，其中，第一类峰的幅值的最小值大于第二类峰的幅值的最大值；根据相邻波峰的时间间隔将所述正包络波形上的波峰划分为多个峰群，将峰群的总数量作为冲击密度，将各峰群的持续时间的平均值作为冲击持续时间；确定所述正包络波形的主要频率成分，将所述主要频率成分的频率作为冲击频率；根据所述冲击频率、冲击能量、冲击密度和冲击持续时间来确定所述待测设备的冲击类型和冲击的严重程度。

【技术特征摘要】
1.一种冲击检测方法，在计算设备中执行，包括：获取待测设备在预定时间内的振动信号，根据所述振动信号确定振动时域波形；确定所述振动时域波形的正包络波形；将所述正包络波形上的多个波峰根据幅值大小划分为两类，将第一类峰的幅值的平均值作为冲击能量，其中，第一类峰的幅值的最小值大于第二类峰的幅值的最大值；根据相邻波峰的时间间隔将所述正包络波形上的波峰划分为多个峰群，将峰群的总数量作为冲击密度，将各峰群的持续时间的平均值作为冲击持续时间；确定所述正包络波形的主要频率成分，将所述主要频率成分的频率作为冲击频率；根据所述冲击频率、冲击能量、冲击密度和冲击持续时间来确定所述待测设备的冲击类型和冲击的严重程度。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述获取待测设备在预定时间内的振动信号，根据所述振动信号确定振动时域波形的步骤包括：将所述预定时间划分为多个单位时间段；分别获取待测设备在每一个单位时间段内的振动信号，根据振动信号来确定每一个单位时间段的振动时域波形。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述将所述正包络波形上的多个波峰根据幅值大小划分为两类的步骤包括：采用聚类算法将所述正包络波形上的多个波峰根据幅值大小聚为两类。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述根据相邻波峰的时间间隔将所述正包络波形上的波峰划分为多个峰群的步骤包括：选定一个第一类峰，在该第一类峰的δ邻域内寻找波峰，若寻找到波峰，则继续在该寻找到的波峰的δ邻域内寻找波峰，直至δ邻域内不存在波峰为止；将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈天翔，朱非白，宋海峰，冯坤，孙宝龙，
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