基于小波包能量谱的滚动轴承故障检测

小波包具有对非平稳信号进行局部化分析的功能,可解决小波分析在高频部分分辨率差的问题,据此,提出一种基于小波包能量谱的滚动轴承故障分析方法。首先,将振动数据小波包分解为多个子频带,求出各频带的能量比例;然后,比较正常振动信号与故障振动信号的频带能量谱,识别出故障的频带;在此基础上,重构故障频带,运用Hilbert变换对重构信号包络解调,提取出故障频率。试验结果验证了采用小波包能量谱对滚动轴承故障检测的可行性。     

基于FV-FBE的滚动轴承故障诊断研究

针对单通道信号不能全面提取旋转机械的振动信息,为了从强背景噪声中准确提取出滚动轴承的微弱故障特征,提出了一种全矢频带熵(FV-FBE)的滚动轴承故障诊断算法。该方法采用短时傅里叶变换计算频带熵(FBE),根据FBE最小原则自适应设计双通道信号的带通滤波器带宽和中心频率,对滤波后的双通道信号采用全矢Hilbert包络解调,得到全矢包络谱进行滚动轴承的故障识别。实验结果表明:FV-FBE算法可以全面准确地提取滚动轴承故障特征,优于谱峭度算法得到的全矢包络谱,抗干扰能力强。     

频带多尺度复合模糊熵及其在轴承故障诊断中的应用

旋转机械设备发生滚动轴承故障的早期,受环境噪声影响,故障特征轻微.为了有效提取滚动轴承的故障信号冲击特征,以时频分析为基础,结合信息熵理论,提出一种频带多尺度复合模糊熵的故障诊断方法.与模糊熵相比,基于方差的频带多尺度复合模糊熵可以定量地表征非平稳信号的数据信息,抗干扰性强,更好地反映出不同频带分量在时间轴上的变化特性.引入自适应带通滤波器,成功实现对微弱故障的特征提取和故障识别.仿真分析和实验结果表明,提出的方法较传统滤波方法在降噪抑制方面效果更好,能够快速识别滚动轴承的冲击特征.     

基于自适应提升小波包的故障微弱信号特征早期识别

针对齿轮箱故障微弱信号特征识别问题,设计了一种识别该类信号微弱特征的自适应提升小波包方法.该方法以提升方法为基础,构造了提升小波包分解和重构过程算法,并以分解层信号相邻样本点自相关系数的大小作为目标函数,在每个样本点上选择能够自适应匹配信号局部特性的提升小波包算子,将每个分解频带信号进行重构,识别时域故障微弱信号特征.该方法成功地识别出了某齿轮箱发生摩擦故障时隐含在振动信号中的调制波形和周期性冲击脉冲故障微弱特征.结果表明,自适应提升小波包方法对强噪声背景下故障微弱信号特征的识别效果优于经典小波包方法.     

一种滚动轴承故障的诊断方法

针对滚动轴承的故障特点,提出了一种小波包分析、粗糙集理论和神经网络相结合的轴承诊断方法.利用小波包变换对信号进行适当层次的小波包分解,对信号的频带进行精细的分割,以各个频带信号能量的分布情况作为故障特征量,形成故障诊断决策表;接着根据粗糙集理论进行处理得到更为简明的最优诊断规则;然后根据约简结果,建立了神经网络故障诊断系统;最后以诊断实例验证了该方法的有效性和可行性.     

基于小波包特征熵SVM的压缩机气阀故障诊断研究

针对气阀信号信噪比低、特征提取困难及故障样本较少、难以建立可靠的故障识别模型的问题,提出基于小波包特征熵支持向量机的气阀故障诊断方法。首先选择容错性较强的信息熵作为特征参数,通过对信号小波包分解,提取故障敏感频带的小波包特征熵作为输入向量,采用仅有的故障训练样本构建SVM分类器,建立气阀故障诊断模型。试验表明,该方法对小样本情形下气阀故障的非线性模式分类问题体现了良好的适应性,且具有特征提取工作量小的特点。     

基于双树复小波包变换和1.5维谱的轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障识别困难这一问题,提出了基于双树复小波包变换和1.5维谱的诊断方法。首先通过双树复小波包变换将复杂的、非平稳的原始故障信号分解为若干个不同子带信号分量,继而利用峭度评价指标从分解所得结果中筛选出蕴含丰富特征信息的子带信号分量,将其视为最佳分量并做进一步包络解调运算,最后计算所得包络信号的1.5维谱,从中提取出轴承故障特征信息。实测信号分析结果表明,基于双树复小波包变换和1.5维谱的诊断方法能够实现滚动轴承故障类型的有效判定,具有一定工程应用价值。     

基于最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断

滚动轴承早期故障振动信号微弱,并且受环境噪声影响严重,特征信号提取困难。针对这一问题,提出了最大相关峭度解卷积方法来提取轴承故障的特征信号。通过计算信号的最大相关峭度值,估算出感兴趣的解卷积周期T,选择合适的时延步数M,对故障信号做最大相关峭度解卷积,并对最大相关峭度解卷积滤波后的信号进行包络解调,提取出滚动轴承的故障特征,实现了滚动轴承的早期故障诊断。仿真和实验验证了该方法在滚动轴承故障诊断中的有效性。     

基于小波包分析的数控机床主轴滚动轴承故障诊断

滚动轴承损伤类故障的分析诊断基础是提取故障信息。利用小波包分析对机床主轴滚动轴承振动信号进行分解,求出各频段的能量,提取了轴承故障的特征频率并对故障进行定位,表明了小波包分析方法在滚动轴承故障诊断的有效性和优良性。     

小波包变换在齿轮箱螺栓拉断故障诊断中的应用

针对齿轮箱运转异常时,经小波包变换的信号某一频带振动能量值会有较大变化的特征,探讨了小波包变换在齿轮箱故障诊断中的应用．通过对测取的齿轮箱振动信号进行小波包变换,可有效提取齿轮箱螺栓拉断的故障信息．分析表明,旋转机械的振动信号有稳定的频带分布,通过结合故障特点,把每一故障的频带特征提取出来,能为故障诊断提供很好的征兆．     

基于EEMD降噪与非抽样提升小波包的滚动轴承故障诊断方法

针对传统小波包在诊断滚动轴承隐含故障中存在频率混叠、精度不高等问题,提出一种基于集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)降噪与非抽样提升小波包相融合的故障诊断方法.首先利用EEMD方法分解原始故障信号得到多个本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量,然后计算各个IMF分量与原始信号间的相关系数,并与设置的相关系数阈值相比较,将小于阈值的IMF分量视为伪分量予以剔除; 对剩余的IMF分量采用峭度准则再次筛选最优IMF分量进行重构,进而实现降噪目的.为了避免传统小波包因采取抽样运算方式导致频率混叠情况,文中采用非抽样运算的提升小波包来分解降噪信号,并采用Hilbert变换进行包络解调分析得到滚动轴承的故障位置.仿真实验和滚动轴承内圈故障应用实例表明:采用EEMD分解原始故障信号,结合相关系数-峭度准则,达到了很好的降噪效果; 采用非抽样提升小波包比传统小波包具有更高的故障诊断精度,且不存在频率混叠问题.     

双树复小波包和谱峭度在齿轮故障诊断中的应用

针对故障齿轮振动信号的非平稳和调制特性,提出了基于双树复小波包变换和谱峭度的齿轮故障诊断方法.首先,利用双树复小波包变换将原始振动信号分解为若干个不同频带的信号分量,选择与原始信号相关系数大的分量进行阈值降噪并重构;然后,对降噪后的信号利用谱峭度所得的峭度图选择最佳的带宽和频带中心进行相应的带通滤波处理;最后,将带通滤波后的信号作平方包络和傅里叶变换,即可得到信号的包络解调谱,从而提取故障特征信息.通过对试验和工程实际的齿轮故障信号分析表明:双树复小波包变换和谱峭度结合的方法可有效地提取齿轮故障特征信息,进而实现故障识别,验证了方法的可行性和有效性.     

基于双树复小波包和AR谱的滚动轴承复合故障诊断方法

针对滚动轴承复合故障信号中故障特征难以分离的问题,提出了基于双树复小波包和自回归(autoregressive,AR)谱的故障诊断方法.首先,利用双树复小波包变换将复杂的、非平稳的复合故障振动信号分解为若干个不同频带的分量;然后,对包含故障特征的分量进行希尔伯特包络;最后,对包络信号求其AR功率谱,由此实现对复合故障特征信息的分离和故障识别.实验结果表明:该方法可有效地分离轴承复合故障的特征频率,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于支持向量机的转子振动故障融合诊断技术

针对某些大型复杂旋转机械振动信号特征提取和故障样本获取难的问题,提出了一种基于小波包特征谱熵支持向量机（SVM）的转子振动故障融合诊断方法.通过转子实验台模拟了转子振动的4种典型故障,并采集其振动故障数据.用小波包对振动故障信号进行分解,提取故障信息含量大的频带并计算出其小波特征谱熵作为故障特征,建立故障诊断模型.通过对故障类别的区分和故障严重程度的判断,验证了该方法在解决转子振动故障信号的特征提取及小样本情况下的故障诊断问题等方面是有效的.     

一种新的小波包络检测快速算法及其应用

针对传统包络解调分析方法需要人为选定共振频带的缺陷, 提出一种用 Morlet 小波和连续小波变换实现的包络检波算法. 该方法利用小波变换时-频分析的优势, 用傅立叶变换快捷计算小波变换系数, 从而有效提取各共振响应频带的调制频率. 经实验验证, 该方法能有效地提取信号包络, 准确地提取出滚动轴承的故障频率.     

基于小波消噪技术的轧机轴承早期故障诊断

由于背景噪声的影响,滚动轴承的冲击故障只有发展到一定程度后,才会在频域中体现明显的倍频特征．因此,直接采用频谱分析无法实现早期故障的特征提取．利用小波变换的“带通滤波”特性,可以将信号按照特定的频段进行分解,分解信号的单支重构可以将噪声与可用信号进行成功分离;采用预先设定的阈值对高频分解系数处理后进行全局重构同样可以达到消噪的目的．针对现场采集的轧机轴承振动信号,采用多种方式消嗓后的信号处理结果表明,含有故障特征的低频信息被成功提取,从消噪信号的频谱图中可以及早辨识故障轴承的特征频率,实现早期故障的精确定位．     

基于小波包能量熵的低压串联故障电弧诊断

为了实现低压串联故障电弧的有效诊断,基于ULI699标准搭建了交流电压为220V、频率为50Hz的串联故障电弧实验平台,并对不同负载回路正常工作电流以及串联故障电弧电流进行数据采集,提出基于小波包能量熵的低压串联故障电弧诊断方法.通过对电流信号进行4层小波包分解,提取小波包能量熵作为特征向量描述故障电弧电流信号在不同频段的能量分布.采用主元分析（PCA）法提取特征向量的主元作为BP神经网络的输入,实现样本最优压缩以简化神经网络结构.仿真结果表明,该方法故障诊断准确率较高,能够有效地识别串联故障电弧.     

基于形态小波和S变换的滚动轴承故障特征提取

针对传统小波在强背景噪声中提取冲击故障特征的不足,提出基于极大提升形态小波(MLMW)分析和S变换的滚动轴承故障特征提取方法.先利用MLMW变换将信号分解到不同形态尺度上,各尺度信号上保留着信号局部极值形态特征,对细节信号进行软阈值降噪处理,再从重构信号的具有良好时频聚焦性的S变换谱上提取故障特征.试验结果表明,MLMW既抑制了噪声和谐波分量,又显著强化了故障特征;相比传统小波和包络分析,能清晰地提取非平稳非线性故障特征.由于MLMW采用简单的形态算子和高效的提升方法,计算简单高效,适于故障特征的在线分析.