一种基于峰值导向的振动特征频率计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于峰值导向的振动特征频率计算方法及装置。其中，基于峰值导向的振动特征频率计算方法，包括：获取设备加速度信号对应的目标频谱；根据设备中预设部件的特征频率范围，确定在目标频谱上的扫描范围；根据扫描范围内各位置对应的频率，计算各位置对应的各部件的特征频率，扫描范围内每个位置对应有各部件的特征频率；根据各位置对应的各部件的特征频率，确定各位置的峰值数量；根据扫描范围内峰值数量最多的位置确定各部件的目标特征频率。通过本发明专利技术，基于特征频率的峰值属性确定特征频率，可以简化操作，提高特征频率的计算精度，进而提高故障识别率，及早发现故障特征频率。故障特征频率。故障特征频率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于峰值导向的振动特征频率计算方法及装置


[0001]本专利技术实施例涉及信号分析领域，尤其涉及一种基于峰值导向的振动特征频率计算方法及装置。

技术介绍

[0002]开展设备振动检测与故障诊断时，振动频谱分析是最重要的手段之一。准确识别、定位主要频率成分，即关键部件振动特征频率，是振动分析人员与计算机进行振动频谱分析的前提。灵活运用特征频率呈现形态与典型故障的对应关系能有效辅助开展故障模式识别，判断故障存在与否及部件损伤程度，进而指导工业生产制定维护、维修工艺。因此，振动特征频率的精准定位是开展设备故障诊断的基石。
[0003]由于离散傅里叶变换的固有特性，将振动时间序列信号转化为离散频谱后，频谱存在栏栅效应，谱线以频率分辨率Δf等间隔分布，导致从频谱中读取的特征频率与实际的设备振动频率始终存在偏差。在专业振动分析软件中借助光标功能进行频谱分析，若以特征频率为基频，其倍频的偏差会随着阶次的增加成倍放大。
[0004]现有技术中，借助振动分析软件的光标分析功能改进基频光标移动方式，突破离散频谱固有的频率分辨率Δf间隔限制，以Δf的整分数倍为新的步进长度移动基频光标，如Δf/10，其倍频、边频光标相应作正比例移动；或者选择任一阶次倍频光标进行拖拽微调，基频与其它阶次倍频光标相应作正比例移动。上述两种方法在一定程度改善频谱的栏栅限制，但未能同步考虑其它特征频率的定位情况。因为设备内部关键部件之间传动系数固定，不同振动特征频率的比值同样固定。但要综合多个特征频率及其倍频、边频同步开展搜寻，手眼操作比较繁琐。此外，已公开的振动特征频率自动定位方法一般基于特征频率的高耸幅值特性开发，容易忽视特征频率的精密分布特性。如滚动轴承早期故障出现时，在振动频谱中会呈现故障特征频率及其倍频，但幅值水平往往较低，振动能量较小，极易被其它特征频率或底噪湮没，导致故障识别率较低。

技术实现思路

[0005]为提高特征频率的计算精度，简化操作，及早发现故障特征频率，本专利技术提出了一种基于峰值导向的振动特征频率计算方法及装置。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种基于峰值导向的振动特征频率计算方法，方法包括：
[0007]获取设备的加速度信号对应的目标频谱；
[0008]根据设备中预设部件的特征频率范围，确定在目标频谱上的扫描范围；
[0009]根据扫描范围内各位置对应的频率，计算各位置对应的各部件的特征频率，扫描范围内每个位置对应有各部件的特征频率；
[0010]根据各位置对应的各部件的特征频率，确定各位置的峰值数量；
[0011]根据扫描范围内峰值数量最多的位置确定各部件的目标特征频率。
[0012]本专利技术实施例提供基于峰值导向的振动特征频率计算方法，在确定对振动频谱进
行扫描时的扫描范围后，根据扫描范围各位置处的峰值数量确定各部件的特征频率，由于振动频谱中的峰值主要集中在各部件的特征频率处，因此，根据扫描范围内峰值数量最多的位置确定的特征频率更准确，可以及早发现故障特征频率，进而提高故障识别率。同时，通过本专利技术实施例得到的各部件的目标特征频率是通过传动系数确定的，确定振动频谱上的最终位置后，即可得到该位置对应的预设部件的目标特征频率，相应的其他部件的目标特征频率根据传动系数也可获得，相比微步移动基频、单一特征频率倍频拖拽等手动调节方式，本方法以特定特征频率范围确定扫描范围，多个特征频率同步联动的微步扫描方式，在简化操作的同时，能有效消除特征频率随倍频误差倍增的缺点，充分提升计算特征频率的效率与精度。相比幅值导向的自动搜索方法，本专利技术实施例提供基于峰值导向的振动特征频率计算方法不受振动能量大小影响，抗底噪幅值干扰能力突出。
[0013]结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，根据扫描范围内各位置对应的频率，计算各位置对应的各部件的特征频率，包括：
[0014]获取各部件与预设部件之间的传动系数；
[0015]将扫描范围内各位置对应的频率分别作为各位置预设部件的特征频率；
[0016]基于各位置预设部件的特征频率和传动系数，分别计算各位置对应的各部件的特征频率。
[0017]结合第一方面的第一实施例，在第一方面的第二实施例中，基于各位置预设部件的特征频率和传动系数，分别计算各位置对应的各部件的特征频率步骤，包括：
[0018]基于各位置预设部件的特征频率和传动系数，分别计算各位置对应的各部件的初始特征频率；
[0019]根据各部件的初始特征频率分别在目标频谱中对应的相邻谱线的幅值，修正各部件的初始特征频率，将各部件修正后的初始特征频率作为对应的各部件的特征频率。
[0020]结合第一方面的第二实施例，在第一方面的第三实施例中，根据各位置对应的各部件的特征频率，确定各位置的峰值数量步骤之前，还包括：
[0021]标记目标频谱中各谱线的峰值属性。
[0022]结合第一方面的第三实施例，在第一方面的第四实施例中，根据各部件修正后的初始特征频率确定对应的各部件的特征频率，根据各部件的初始特征频率分别在目标频谱中对应的相邻谱线的幅值，修正各部件的初始特征频率，将各部件修正后的初始特征频率作为对应的各部件的特征频率，包括：
[0023]对于任一部件，比较部件的初始特征频率在目标频谱中相邻谱线的幅值，将相邻谱线中幅值最大的谱线对应的频率确定为部件的特征频率，部件的特征频率的峰值属性与对应的相邻谱线中幅值最大的谱线的峰值属性相同。
[0024]结合第一方面的第四实施例，在第一方面的第五实施例中，根据各位置对应的各部件的特征频率，确定各位置的峰值数量，包括：
[0025]根据各位置对应的各部件的特征频率的峰值属性，分别确定各位置对应的各部件的特征频率的峰值数量；
[0026]将各位置对应的各部件的特征频率的峰值数量加权求和，得到各位置的峰值数量。
[0027]通过上述实施例，不同部件的特征频率对设备的重要性不同，根据各部件的特征
频率的重要程度将对应峰值数量加权求和，使得本方法计算得到的特征频率更能体现设备的振动特性。
[0028]结合第一方面的第五实施例，在第一方面的第六实施例中，根据扫描范围内峰值数量最多的位置确定各部件的目标特征频率，包括：
[0029]将峰值数量最多的位置所对应的频率确定为预设部件的目标特征频率；
[0030]基于预设部件的目标特征频率和传动系数，计算各部件的目标特征频率。
[0031]结合第一方面，在第一方面的第七实施例中，获取设备加速度信号对应的目标频谱，包括：
[0032]获取设备的多个加速度信号；
[0033]对多个加速度信号分别进行快速傅里叶变换，得到设备加速度信号对应的多个初始频谱；
[0034]对多个初始频谱进行线性平均，得到目标频谱。
[0035]通过上述实施例，对多个振动频谱进行线性平均，可以减少随机噪声对单个振动频谱的影响，从信号源头抑制噪声干扰输入。
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于峰值导向的振动特征频率计算方法，其特征在于，所述方法包括：获取设备的加速度信号对应的目标频谱；根据所述设备中预设部件的特征频率范围，确定在所述目标频谱上的扫描范围；根据所述扫描范围内各位置对应的频率，计算各位置对应的各部件的特征频率，扫描范围内每个位置对应有各部件的特征频率；根据各位置对应的各部件的特征频率，确定各位置的峰值数量；根据扫描范围内峰值数量最多的位置确定各部件的目标特征频率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述扫描范围内各位置对应的频率，计算各位置对应的各部件的特征频率，包括：获取各部件与预设部件之间的传动系数；将所述扫描范围内各位置对应的频率分别作为各位置所述预设部件的特征频率；基于各位置所述预设部件的特征频率和所述传动系数，分别计算各位置对应的各部件的特征频率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于各位置所述预设部件的特征频率和所述传动系数，分别计算各位置对应的各部件的特征频率步骤，包括：基于各位置所述预设部件的特征频率和所述传动系数，分别计算各位置对应的各部件的初始特征频率；根据各部件的初始特征频率分别在所述目标频谱中对应的相邻谱线的幅值，修正各部件的初始特征频率，将各部件修正后的初始特征频率作为对应的各部件的特征频率。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据各位置对应的各部件的特征频率，确定各位置的峰值数量步骤之前，还包括：标记所述目标频谱中各谱线的峰值属性。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据各部件的初始特征频率分别在所述目标频谱中对应的相邻谱线的幅值，修正各部件的初始特征频率，将各部件修正后的初始特征频率作为对应的各部件的特征频率，包括：对于任一部件，比较所述部件的初始特征频率在所述目标频谱中相邻谱线的幅值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷伟，苏现朝，
申请(专利权)人：观为监测技术无锡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：