两种信号变换方法在罗茨鼓风机故障特征提取中的应用研究

叶轮与壳体动静碰摩为三叶罗茨鼓风机多发故障,若碰摩严重会造成较大的安全隐患和经济损失,研究其故障特征具有重要意义。分析了三叶罗茨鼓风机叶轮与壳体发生动静碰摩的故障特征,应用振动测试系统采集该故障信号,采用小波变换和经验模态分解分别对实际碰摩故障信号进行分析,提取其故障特征,并将两种方法进行了对比。研究表明,经验模态分解比小波变换更适用于三叶罗茨鼓风机动静碰摩故障特征提取。     

碰摩信号的小波表示及其相空间特征研究

对转子动静碰摩信号的相空间特征进行了分析和检测,分别用连续小波变换、多尺度分解、小波包和能量－尺度对比方法对动静碰摩振动响应的径向分量进行了研究,且在相空间得到了一些故障特征。用连续小波变换分析碰摩信号时,与碰摩点相对应的小波系数分布在较小的尺度上,且随着尺度的减小,小波系数模极大值线逐渐收敛于碰摩点处;用多尺度分解方法得到的第1级和第2级的细节信号中反映了碰摩点的特征,表现为局部极值点;用时间－尺度能量对比方法分析,这些特征表现得更为明显。这些特征都有助于故障的准确诊断。     

小波变换在汽轮机组动静碰摩故障诊断中的应用综述

小波变换在故障诊断的各个领域已经广泛应用,首先综述了汽轮机组动静碰摩的振动特征和诊断方法;小波分析应用于机械故障振动信号分析的优越性及其应用的进展和特点,介绍了小波变换技术在汽轮机组动静碰摩故障诊断的理论研究和实际应用,最后提出小波分析应用于碰摩故障诊断存在的问题以及对其应用前景的展望．     

经验模式分解在汽轮机局部碰摩故障信号分析中的应用

采用经验模式分解（Empirical Mode Decomposition,简称EMD）方法对汽轮机转子局部碰摩振动信号进行分解,实现碰摩、噪声和背景信号的分离,从而提取局部碰摩振动信号的故障特征．分析结果表明,对具有局部碰摩故障的汽轮机振动信号进行EMD分解得到的内蕴模态函数（IMF）具有明显的碰摩特性．EMD方法可以有效地应用于汽轮机转子局部碰摩故障诊断中．     

油膜失稳引起的轴承碰摩故障研究

为了研究油膜失稳和转子-轴承碰摩两种单一故障相互作用形成的耦合故障,利用转子实验台模拟油膜失稳引起的轴承碰摩故障,采集发生此故障时转子系统升降速过程的振动信号.利用三维谱振图、重排小波尺度图、频谱图和轴心轨迹图对竖直方向振动信号进行分析,结果表明:重排小波尺度图可以很好地提取轴承碰摩时的时间和频率信息.当转子系统发生二者耦合故障时,油膜失稳占主导地位,油膜失稳引起的碰摩会产生转频和涡动频率的组合频率成分.此外,由于不可公约的组合频率出现,轴心轨迹变得混乱不规则.     

广义S变换在转子碰摩故障诊断中的应用

基于广义S变换在处理非平稳信号的独特优势,将广义S变换(GST)引入到转子碰摩故障诊断中,利用广义S变换来提取具有不同的严重程度的转子碰摩故障信号的谐波特征.仿真研究表明:与小波变换和标准S变换相比, GST可以通过改变参数以适应不同信号的分析需要,并且具有更高的时频分辨率.试验结果分析表明:该方法能够有效地揭示出碰摩故障数据的频率结构,区分碰摩故障的严重程度.     

基于机匣应变的航空发动机碰摩故障识别

针对双转子航空发动机采用柔性机匣设计理念，提出了在进气机匣或中介机匣承力支板加装应变桥路，从机匣动应变中提取特征频率来识别发动机转静碰摩故障的一种方法。建立了简化的转子-机匣碰摩动力学模型，分析得出了双转子发动机转静碰摩特征频率，利用该特征频率准确识别出了某型发动机飞行试验中多次转静碰摩故障。理论分析和飞行试验表明：机匣应变能够灵敏的拾取转静碰摩振动信号；双转子发动机发生转静碰摩时，振动频谱中会出现mΩH±nΩL高低压转频组合频率成分，可依据该组合频率来判断碰摩故障是否发生；振动频谱中出现mΩH±ΩL组合频率成分并不能定位高压转子发生碰摩，同理，振动频谱中出现ΩH±nΩL组合频率成分也不能定位低压转子发生碰摩。     

基于提升方法的小波构造及早期故障特征提取

针对机械信号早期故障特征的提取问题，提出了一种根据故障特征波形的特点来构造相应小波的方法．该方法以提升方法为基础，通过对初始双正交滤波器组进行提升和对偶提升，来获得不同的提升算子和对偶提升算子，从而构造出具有理想特性的新小波．提取提升后小波分解的高频细节信号在每个信号工作周期中的模极大值，来确定信号发生微弱突变的时刻和位置．工程振动信号分析表明，同其他类型的小波相比，用提升方法构造的小波能更好地匹配机械信号故障特征波形，因此较理想地提取出了某炼油厂重催机组转子不平衡、轴系不对中和轻微碰摩的故障特征．     

基于动态规划提取信号小波脊和瞬时频率

提出一种基于动态规划提取信号小波脊和瞬时频率的方法,其基本思路是：对信号进行连续复Morlet小波变换,由变换得到的小波系数的局部模极大值初步提取其小波脊;为降低噪音影响,在初步提取的各小波脊附近选取部分小波系数,通过施加罚函数平滑噪音干扰引起的小波脊变化的不连续性,将小波脊的提取问题转变为最优化问题,采用动态规划方法计算得到新的小波脊;根据小波尺度与频率的关系由提取的小波脊识别出信号的瞬时频率。将提出的方法运用于含噪调频信号进行数值模拟分析和实测索冲击响应信号分析。研究结果表明,基于连续小波变化的模极大值可以有效提取信号小波脊和瞬时频率;采用施加罚函数的方法可有效降低噪音的影响;基于动态规划的方法可有效提高计算效率。     

基于小波变换的高分辨率地震信号瞬时参数提取方法

小波变换在时域以及频域具有良好的局域化特征,可用来实现对地震信号瞬时振幅、相位、频率等瞬时参数的提取.由于小波变换具有去噪的功能和分频处理的特点,在小波域提取的瞬时特征具有很好的抗噪性和可靠性.对小波变换提取地震信号瞬时参数的方法进行改进,通过对地震信号求导来增加其主频,对求导后的地震信号进行小波变换,从而得到高分辨率地震信号的瞬时参数.     

基于小波包分解的一种非稳态油膜力轴承-转子系统的碰摩故障诊断

奇异信号往往载有设备运行状态的重要特征，小波分析理论可在时域和频域上同时对信号实现局部化处理，转子碰摩信号具有奇异性，利用小波包分散具有“变焦距”性质，或小波包对信号的奇异性即奇异点的位置及奇异度大小的分析更加有效，分析了碰摩信号在小波包变换下的持征，理论分析和计算结果表明，利用小波包分解能有效地实现磁摩故障诊断。     

一种新的小波基函数及其在雷达信号特征提取中的应用

为进一步准确估计雷达信号的瞬时频率，在现有Morlet小波基函数的基础上，提出了一种新的Morlet小波基函数（New-Morlet）用于小波脊线的提取。通过深入分析小波脊线原理以及正确提取小波脊线对小波基函数的要求，利用Morlet小波基函数提取雷达辐射源信号的小波脊线特征，从而可以估计出辐射源信号的瞬时频率。将New-Morlet小波与现有的Morlet小波进行对比得出New-Morlet小波具有更好的时-频综合特性。同时，分析了利用小波脊线原理估计信号瞬时频率的迭代算法。仿真结果表明：基于New-Morlet小波基函数的特征提取性能优于现有的Morlet小波基函数，且具有良好的抗噪性能，其方法是有效的。     

自适应冗余第2代小波设计及齿轮箱故障特征提取

针对强噪声背景下齿轮箱故障特征的提取问题,设计了一种提取该类信号时域特征的自适应冗余第2代小波.采用基于数据的优化算法设计每层小波分解的初始预测器和更新器,然后通过对初始预测器和更新器进行插值补零运算,来获得冗余预测器和更新器.第2代小波不需要剖分运算,利用冗余预测器和更新器直接对每层逼近信号进行预测和更新运算,能较好地保留信号的时域特征.采用第2代小波较理想地提取出了齿轮箱发生摩擦故障时的时域调制波形和周期性冲击脉冲,并对得到的细节和逼近信号进一步进行包络解调,从而分离出了故障调制源频率.结果表明,自适应冗余第2代小波对噪声背景下齿轮箱故障特征的提取效果优于其他小波.     

无线电监测中调制信号特征提取算法

针对传统调制信号特征提取算法在噪声环境下存在识别准确度低、分类效果差等问题,基于已有的调制 信号处理方法,提出一种新的无线电监测中调制信号特征提取算法。首先构建无线电监测中各类调制信号的 数学模型,以此为基础通过仿真得到信号瞬时幅值、瞬时相位及瞬时频率的特征。分析当前信号调制方式识别 各类算法的优缺点,采用小波变换完成调制信号的降噪处理与突变边界特征提取算法的设计,利用零中心归一 化瞬时幅度的谱密度最大特征提取算法以及核判别分析算法对各类调制信号进行逐层提取,实现了各类调制 信号的完整分类与提取,提升了噪声环境影响下的特征信号提取精度、且分类效果较好,为无线电监测中调制 信号特征提取提供了有利科学依据。     

小波变换与线性调频信号脉内调制特征分析

提出了通过特征尺度的小波系数模极大值分析线性调频信号(linear frequency modulated signal,LFM)脉内调制特征的算法,分析了怎样选取特征尺度以及探究了怎样通过特征尺度的小波系数模极大值辨识出LFM的载频变化规律;并且研究了利用改进的小波脊线法提取了LFM的瞬时频率;最后对低信噪比下的LFM利用此改进算法进行了仿真。仿真结果表明,瞬时频率估计的精度得到了提高,尤其是信号起始段频率估计的相对误差低于0.05%,有效的克服了以往的小波脊线算法对低信噪比下的信号起始段频率估计的精度不高的缺陷。     

谐波小波及其时频剖面图在旋转机械诊断中的应用

分析了谐波小波的定义、特点,以及用谐波小波时频图、等高线图表示谐波波分解结果的方法。分析结果表明,这两种方法虽然可以直观表示信号的时频能量分布以及无噪声信号中的微弱奇异成分,但当信号中存在噪声时,用这些方法将难以检测信号的奇异性,因而它们在工程实际中几乎是没有用的。提出了谐波小波时频剖面图（Ｔｉｍｅ－Ｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｐｌｏｔ,即ＴＦＰＰ）方法,利用该方法可以检测含噪声信号的微     

独立分量分析联合小波变换的多分量信号调制识别研究

对复杂电磁环境下多分量信号进行调制识别,可通过准确估计接收信号的瞬时频率来分析其脉内细微特征。本文联合独立分量分析和小波变换技术,对多分量辐射源信号进行了盲源分离和调制识别的研究。在无先验信息条件下,采用Fast ICA对混叠信号分离,将时频混叠信号分解成一系列独立分量。对分离后的单分量信号分别做小波变换处理,由小波系数的局部模极大值提取其小波脊线。针对不同调制类型雷达信号,用最小二乘法对时频小波脊线进行直线拟合,获取特征参数,通过计算特征值判决出信号的调制类型。通过仿真实验表明,该方法可以分离混叠信号并有效提取信号小波脊和瞬时频率,进而识别出信号的调制类型,并在低信噪比情况下仍有较高的识别概率。     

小波分析中频带能量泄漏及对策

为了寻找信号特征提取优化的方法，排除误诊断，分析了Daubcchies小波系列的频带频率特性，指出了小波分析存在着频带能量泄漏的问题。频带能量泄漏不利于信号的特征提取和分析。通过仿真研究，得到了频带能量泄漏的基本规律，提出了频带能量增量比较法。该方法通过比较小波分析的相邻三个频带的能量增量，确定信号的特征频率分量所在的频带，进而以该频带的能量增量作为信号变化的特征。实验证明，运用该方法可以优化信号特征的提取。