一种滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法技术

本发明专利技术涉及轴承故障诊断技术领域，具体涉及一种滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法，包括获取轴承公开数据集的电动机额定功率、轴承结构参数、轴承转速频率、时域信号和采样频率；根据轴承结构参数和轴承转速频率确定轴承故障的特征频率；基于时域信号和采样频率作幅值谱；基于特征频率设计滤波器，得到脱敏滤波器；将幅值谱与脱敏滤波器相乘，得到滤波幅值谱；使用滤波幅值谱获取训练样本进行建模后对实测样本进行诊断，得到诊断结果，解决了训练样本和测试样本在特征分布上差异大，降低了训练得到的模型诊断的效果的问题。降低了训练得到的模型诊断的效果的问题。降低了训练得到的模型诊断的效果的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法


[0001]本专利技术涉及轴承故障诊断
，尤其涉及一种滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法。

技术介绍

[0002]当前的滚动故障诊断研究中，建模时往往利用了公开的滚动轴承数据集。
[0003]但在实际诊断中，样本受到转速和负荷的影响，使得训练样本和测试样本在特征分布上差异很大，用训练样本得到的模型对实测样本的诊断能力受到了很大的现状，利用上述模型进行诊断时效果欠佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法，旨在解决训练样本和测试样本在特征分布上差异大，降低了训练得到的模型诊断的效果的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法，包括以下步骤：
[0006]获取轴承公开数据集的电动机额定功率、轴承结构参数、轴承转速频率、时域信号和采样频率；
[0007]根据所述轴承结构参数和轴承转速频率确定轴承故障的特征频率；
[0008]基于所述时域信号和采样频率作幅值谱；
[0009]基于所述特征频率设计滤波器，得到脱敏滤波器；
[0010]将所述幅值谱与所述脱敏滤波器相乘，得到滤波幅值谱；
[0011]使用所述滤波幅值谱获取训练样本进行建模后对实测样本进行诊断，得到诊断结果。
[0012]其中，所述特征频率包括内圈故障频率、外圈故障频率、滚动体故障频率和保持架故障频率。
[0013]其中，所述基于所述时域信号和采样频率作幅值谱的具体方式为：
[0014]基于所述采样频率对所述时域信号进行采样，得到采样点数；
[0015]对所述采样点数去直流后加汉宁窗，得到幅值谱。
[0016]其中，所述基于所述特征频率设计滤波器，得到脱敏滤波器的具体方式为：
[0017]基于所述特征频率确定滤波器的中心频率和特征频带；
[0018]确定所述中心频率的幅值，得到脱敏滤波器。
[0019]其中，所述确定所述中心频率的幅值，得到脱敏滤波器的具体方式为：
[0020]对所述时域信号进行去直流后加汉宁窗，得到功率谱；
[0021]选取所述功率谱的一倍频幅值；
[0022]基于所述一倍频幅值计算所述特征频率的幅值，得到特征幅值；
[0023]根据所述电动机额定功率中1HP、2HP和3HP功率下的同一点的时域信号计算所述一倍频幅值和特征幅值，得到脱敏滤波器。
[0024]本专利技术的一种滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法，通过获取轴承公开数据集的电动机额定功率、轴承结构参数、轴承转速频率、时域信号和采样频率；根据所述轴承结构参数和轴承转速频率确定轴承故障的特征频率；基于所述时域信号和采样频率作幅值谱；基于所述特征频率设计滤波器，得到脱敏滤波器；将所述幅值谱与所述脱敏滤波器相乘，得到滤波幅值谱；使用所述滤波幅值谱获取训练样本进行建模后对实测样本进行诊断，得到诊断结果，本专利技术可以有效去除公开数据集中背景信号和噪声对样本的敏感，减少训练样本和实测样本的关联性，从而达到可以利用公开数据集构建有效模型进行实际准确诊断的能力，解决了训练样本和测试样本在特征分布上差异大，降低了训练得到的模型诊断的效果的问题。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术提供的一种滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法的流程图。
[0027]图2是基于所述时域信号和采样频率作幅值谱的流程图。
[0028]图3是基于所述特征频率设计滤波器，得到脱敏滤波器的流程图。
[0029]图4是滤波器的示意图。
具体实施方式
[0030]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]请参阅图1至图4，本专利技术提供一种滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法，包括以下步骤：
[0032]S1获取轴承公开数据集的电动机额定功率、轴承结构参数、轴承转速频率n(也称为一倍频1X，采样频率f
s
)、时域信号和采样频率；
[0033]S2根据所述轴承结构参数和轴承转速频率确定轴承故障的特征频率；
[0034]具体的，所述特征频率包括内圈故障频率f
I
、外圈故障频率f
O
、滚动体故障频率f
B
和保持架故障频率f
T
。
[0035]内圈故障频率：
[0036]f
I
＝n
×
f
BPI
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0037]外圈故障频率：
[0038]f
O
＝n
×
f
BPO
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0039]滚动体故障频率：
[0040]f
B
＝n
×
f
BS
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0041]保持架故障频率：
[0042]f
T
＝n
×
f
FT
ꢀꢀ
(4)
[0043]其中，f
BPI
,f
BPO
,f
BS
,f
FT
分别是轴承内圈、外圈、滚动体自旋和保持架频率，可以根据轴承的型号按照相关公式进行计算。
[0044]S3基于所述时域信号和采样频率作幅值谱；
[0045]具体方式为：
[0046]S31基于所述采样频率对所述时域信号进行采样，得到采样点数；
[0047]具体的，所述采样点数为2048点。
[0048]S32对所述采样点数去直流后加汉宁窗，得到幅值谱。
[0049]具体的，对去直流后的采样数据进行加窗判断，如去直流后的采样数据不需要加窗，则通过去直流后的采样数据得到幅值谱，如去直流后的采样数据需要加窗，则对去直流后的采样数据加汉宁窗，得到幅值谱。
[0050]S4基于所述特征频率设计滤波器，得到脱敏滤波器；
[0051]具体方式为：
[0052]S41基于所述特征频率确定滤波器的中心频率和特征频带；
[0053]具体的，根据轴承结构参数中的轴承型号和轴承转速频率n分别按照公式(1)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：获取轴承公开数据集的电动机额定功率、轴承结构参数、轴承转速频率、时域信号和采样频率；根据所述轴承结构参数和轴承转速频率确定轴承故障的特征频率；基于所述时域信号和采样频率作幅值谱；基于所述特征频率设计滤波器，得到脱敏滤波器；将所述幅值谱与所述脱敏滤波器相乘，得到滤波幅值谱；使用所述滤波幅值谱获取训练样本进行建模后对实测样本进行诊断，得到诊断结果。2.如权利要求1所述的滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法，其特征在于，所述特征频率包括内圈故障频率、外圈故障频率、滚动体故障频率和保持架故障频率。3.如权利要求1所述的滚动轴承诊断用转速和负荷脱敏滤波器的诊断方法，其特征在于，所述基于所述时域信号和采样频率作幅值谱的具体方式为：基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪，邹懿，李妍君，何浪，渠基星，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：