基于无时标短时相位解调的齿轮箱故障诊断方法技术

基于无时标短时相位解调的齿轮箱故障诊断方法，先将加速度或速度传感器吸附于被测试齿轮箱，并对其振动信号进行采集，采用短时傅里叶变换得到特征振动的瞬时频率信号，带入到广义傅里叶变换对振动信号进行时频扭转，然后采用带通滤波方法提取特征频率成分的平稳投影量，再进行广义傅里叶反变换，得到啮合频率成分，然后进行Hilbert变换获得啮合频率成分的瞬时相位，进而利用瞬时相位，对原始振动信号进行角度域重采样，将重采样后的信号进行合理分段和角度域平均后作相位解调以实现短时相位解调，本发明专利技术降低测试系统的硬件成本，提高测试系统的市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
基于无时标短时相位解调的齿轮箱故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将加速度或速度传感器吸附于被测试的齿轮箱，并对其振动信号进行采集，将振动信号记为x(t)；步骤二，对振动信号x(t)作短时傅里叶变换得到信号的时频分布，在时频平面上通过脊线搜索来估计第k阶啮合频率成分的瞬时频率f(t)；步骤三，通过公式(1)构建核函数s0(t)，代入到广义傅里叶变换公式(2)中，将第k阶啮合成分xk(t)映射成单频信号这样与信号中的其他频率成分得到区分，通过带通滤波将从信号中分离出来；s0(t)=∫0t[f(t)-f0]dt---(1)其中：f0取f(t)的平均值，XG(f)=∫-∞∞x(t)e-j2π[ft+s0(t)]dt---(2)步骤四，通过公式(3)广义傅里叶反变换，将xk(t)从滤波后的还原出来；xk(t)=∫-∞∞XG(f)ej2π[ft+s0(t)]df=ej2πs0(t)∫-∞∞XG(f)ej2πftdf---(3)步骤五，由公式(4)得到第k阶啮合频率成分的瞬时相位，对原始振动信号利用三次样条插值作等角度采样，得到回转设备的阶次谱，从而完成无时标的阶次跟踪；其中：H[·]为对信号做Hilbert变换；步骤六，将角度域重采样后的信号分段，每段都正好包含M个感兴趣齿轮的旋转周期，M取偶数，段与段之间的移动步长定为个感兴趣齿轮的旋转周期；步骤七，对分段后的信号进行短时相位解调，由于信号已经做了等角度采样，对分段后的每段信号直接应用角度域平均来消除背景噪声和其他谐波成分以提高信噪比，再通过公式(5)带通滤波保留啮合频率及附近的信号成分并作Hilbert变换得到复信号，进而通过公式(6)计算第i个分段振动信号的相位调制，得到短时相位调制谱图；z(fi,θ)=Xk(fi)[1+a~k(fi,θ)]exp[j(kTθ+Φk+b~k(fi,θ))]---(5)其中，fi是对应第i个分段的齿轮箱的转频，b~k(fi,θ)=argz(fi,θ)-(kTθ+Φk)---(6)步骤八，观察得到的短时相位调制谱图，谱图深色区域即对应故障所在位置，从而完成无时标下的短时相位解调。FDA00003394452300011.jpg,FDA00003394452300012.jpg,FDA00003394452300013.jpg,FDA00003394452300017.jpg,FDA00003394452300021.jpg,FDA00003394452300022.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林京，赵明，王琇峰，徐晓强，雷亚国，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：