【技术实现步骤摘要】
一种基于能量算子k-梯度的往复机械振动信号冲击始点自适应提取方法
本专利技术涉及一种振动冲击始点提取的振动特征处理方法，尤其涉及一种往复机械振动信号冲击始点自适应提取方法，适用于基于振动信号的状态监测及故障诊断领域。
技术介绍
冲击通常是因接触碰撞导致零部件受力发生突变而产生的，进而使相应机械部件受力不平衡发生振动，在设备的振动信号上体现为瞬间增大并快速衰减的局部冲击。往复机械的实际振动信号一般主要由具有明确物理意义的局部冲击组成，例如内燃机的缸盖振动信号一般由点火冲击、气门开闭冲击等组成；往复压缩机气缸振动信号一般由阀片冲击振动组成。冲击始点是局部冲击信号的一个重要特征，一般可作为故障敏感特征用于设备故障诊断，例如内燃机气门开闭的冲击始点特征可用于诊断气门间隙异常故障。目前，对于振动冲击信号始点提取，阈值判断是最常用的技术之一。针对单个局部冲击信号而言，振动幅值首次穿越阈值线的位置一般被当作冲击始点。但由于阈值的设置通常是根据经验确定，在由多个不同幅值冲击组成的实际复杂振动信号中，普遍存在阈值设定不合理或自适应性差的问题。此外，基于能量最大上升梯度的冲击始点识别...
【技术保护点】
1.一种基于能量算子k‑梯度的往复机械振动信号冲击始点自适应提取方法，其特征在于包括以下步骤：(1)对实际测得的往复机械整周期振动信号进行基于经验模态分解的自适应滤波预处理；(2)对上述滤波后的离散信号进行角域重采样；(3)计算每个数据点处的局部Teager能量算子；(4)初始设定一个正整数k，计算能量算子的k‑梯度，提取在能量梯度时间序列里首次属于k‑梯度邻域的能量梯度所在的位置作为冲击始点；(5)根据往复机械振动冲击信号的准周期性，计算n个整周期信号冲击始点的平均值μ及标准差σ，若存在偏离平均值3σ以上的离群点，则改变k值重新计算，通过反复调整k值，直到满足终止条件，确定最终的冲击始点。
【技术特征摘要】
1.一种基于能量算子k-梯度的往复机械振动信号冲击始点自适应提取方法，其特征在于包括以下步骤：(1)对实际测得的往复机械整周期振动信号进行基于经验模态分解的自适应滤波预处理；(2)对上述滤波后的离散信号进行角域重采样；(3)计算每个数据点处的局部Teager能量算子；(4)初始设定一个正整数k，计算能量算子的k-梯度，提取在能量梯度时间序列里首次属于k-梯度邻域的能量梯度所在的位置作为冲击始点；(5)根据往复机械振动冲击信号的准周期性，计算n个整周期信号冲击始点的平均值μ及标准差σ，若存在偏离平均值3σ以上的离群点，则改变k值重新计算，通过反复调整k值，直到满足终止条件，确定最终的冲击始点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述步骤(1)中，EMD自适应分解后，得到各本征模态分量，计算各IMF分量与原始信号的Pearson相关系数r，由下式计算得到：其中，x表示原始信号，j表示IMF分量的序号，IMF(j)表示第j个IMF分量，Cov(IMF(j),x)表示IMF(j)与x的协方差，Var[IMF(j)]和Var[x]分别表示IMF(j)和x的方差，r(j)表示IMF(j)与x的相关系数。然后选择相关系数不小于阈值c的各本征模态分量进行重构，其中c取0.1～0.5之间的数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述步骤(2)中，角域重采样采用等角度重采样方法，角度间隔d取0.1～0.5之间的数值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述步骤(3)中，离散时间序列振动信号x中的局部Teager能量算子按照下式计算：ψd(i)＝|x2(i)-x(i-1)x(i+1)|其中x表示经角域重采样后获得的振动信号，i表示点序号，x(i-1)、x(i)、x(i+1)分别表示x在序列号为i-1、i、i+1处的数值，ψd(i)表示序号为i处的Teager能量算子。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上述步骤(4)中涉及的...
【专利技术属性】
技术研发人员：茆志伟，张进杰，江志农，王子嘉，赵南洋，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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