專利名稱：旋轉(zhuǎn)機械振動信號矢橢譜分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)機械振動信號的譜分析方法，屬于旋轉(zhuǎn)機械振動信號分析領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通過振動分析來監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機械的狀態(tài)，通常需要在一個截面上布置兩個相互垂直的傳感器來測取振動信號。頻譜分析是振動分析中應(yīng)用最為廣泛的方法之一。傳統(tǒng)的 Fourier方法只針對單個傳感器探頭的數(shù)據(jù)進行分析，不能給出轉(zhuǎn)子振動的全貌。針對單一探頭數(shù)據(jù)頻譜分析的不足，發(fā)展了利用兩個探頭信號的同源信息融合分析技術(shù)，其中比較有影響的是全譜(full spectrum)、全息譜(holospectrum)和矢譜 (vector spectrum，又稱全矢譜)。三種方法都可以用來判斷轉(zhuǎn)子在某一頻率下的進動方向，全譜分析技術(shù)利用正負(fù)進動分量的大小關(guān)系、矢譜分析技術(shù)通過副振矢的正負(fù)進行判斷，而全息譜則直接給出某些特征頻率下橢圓軌跡的運動方向。全譜、全息譜和矢譜都建立在對信號進行Rmrier變換的基礎(chǔ)之上。全譜和全息譜需要對兩個傳感器探頭的數(shù)據(jù)信號分別進行i^urier變換，而矢譜則對兩個探頭數(shù)據(jù)進行聯(lián)合處理，只需要一次Rmrier變換。全譜、矢譜、全息譜都是對轉(zhuǎn)子橢圓形運動規(guī)律的一種描述，只不過是描述的角度不同而已。全譜展示的是形成橢圓的兩個圓運動分量，矢譜展示的是橢圓幾何外形參數(shù)，全息譜展示的是某些特征頻率的橢圓形狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有譜分析方法不能全面描述轉(zhuǎn)子橢圓形運動規(guī)律的缺點，提供一種旋轉(zhuǎn)機械振動信號矢橢譜分析方法，利用一次快速i^ourier變換(FFT)實現(xiàn)轉(zhuǎn)子橢圓形運動規(guī)律的全面描述。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機械振動信號矢橢譜分析方法，具體包括如下步驟步驟1，利用布置在轉(zhuǎn)子同一截面上相互垂直的兩個傳感器探頭X和Y測取轉(zhuǎn)子的振動信號，對振動信號進行離散化處理，得到長度為N的離散信號，分別記為χ (η)和y(n)；步驟2，利用信號χ (η)和y (η)，構(gòu)造長度為N的離散復(fù)數(shù)信號ζ (η) = χ (η) +jy (η)， 其中j表示虛數(shù)單位；步驟3，對步驟2的復(fù)數(shù)信號ζ (η)進行快速Rmrier變換(FFT)處理，得到系數(shù)Cn =cEjn+jcIjn, η = 0,1,2, N-I ；步驟4，在步驟3的基礎(chǔ)上，利用系數(shù)Cn計算轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的參數(shù)、以及指定頻率成分的濾波軸心軌跡；步驟5，在步驟4的基礎(chǔ)上，將轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的參數(shù)圖形化顯示，并繪制指定頻率成分的濾波軸心軌跡。有益效果本發(fā)明的矢橢譜分析方法對轉(zhuǎn)子的同源振動信號進行融合分析，只需要一次FFT處理即可得到描述轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的多個參數(shù)，可全面描述轉(zhuǎn)子的橢圓形運動規(guī)律。 本發(fā)明的矢橢譜分析方法不僅融合了全譜、全息譜和矢譜所表達(dá)的信息，而且可以給出指定頻率成分的濾波軸心軌跡，從而更簡潔、貼切地描述了轉(zhuǎn)子橢圓形運動規(guī)律。


圖1為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機械振動信號矢橢譜分析方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的具體實施方式
中實際信號及其頻譜；圖3為本發(fā)明的具體實施方式
中實際信號的矢橢譜。
具體實施例方式為了更好的說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。旋轉(zhuǎn)機械振動信號矢橢譜分析方法，其總體技術(shù)方案如圖1所示，具體包括如下步驟步驟1，利用布置在轉(zhuǎn)子同一截面上相互垂直的兩個傳感器探頭X和Y測取轉(zhuǎn)子的振動信號，對振動信號進行離散化處理，得到長度為N的離散信號，分別記為χ (η)和y(n)；步驟2，利用信號χ (η)和y (η)，構(gòu)造長度為N的離散復(fù)數(shù)信號ζ (η) = χ (η) +jy (η)， 其中j表示虛數(shù)單位；步驟3，對步驟2的復(fù)數(shù)信號ζ (η)進行快速Rmrier變換(FFT)處理，得到系數(shù)Cn =cEjn+jcIjn, η = 0,1,2, N-I ；步驟4，在步驟3的基礎(chǔ)上，利用系數(shù)Cn計算轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的參數(shù)、以及指定頻率成分的濾波軸心軌跡；所述的轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的參數(shù)，必須計算的參數(shù)包括主振矢、副振矢、振矢角、離心率，可選擇計算的參數(shù)有振矢比、橢圓面積、轉(zhuǎn)子橢圓形運動的回轉(zhuǎn)能量；所述的轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的參數(shù)，其計算公式為 主振矢 副振矢
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)機械振動信號矢橢譜分析方法，其特征在于具體包括如下步驟步驟1，利用布置在轉(zhuǎn)子同一截面上相互垂直的兩個傳感器探頭X和Y測取轉(zhuǎn)子的振動信號，對振動信號進行離散化處理，得到長度為N的離散信號，分別記為x(n)和y(n)；步驟2，利用信號χ (η)和y (η)，構(gòu)造長度為N的離散復(fù)數(shù)信號ζ (η) =χ (η) +jy (η)，其中j表示虛數(shù)單位；步驟3，對步驟2的復(fù)數(shù)信號ζ (η)進行快速Rmrier變換(FFT)處理，得到系數(shù)cn =CE,n+jCi,n' η = 0, 1,2,…N-I ；步驟4，在步驟3的基礎(chǔ)上，利用系數(shù)Cn計算轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的參數(shù)、以及指定頻率成分的濾波軸心軌跡；步驟5，在步驟4的基礎(chǔ)上，將轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的參數(shù)圖形化顯示，并繪制指定頻率成分的濾波軸心軌跡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機械振動信號矢橢譜分析方法，其特征在于所述的步驟4中轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的參數(shù)，必須計算的參數(shù)包括主振矢、副振矢、振矢角、離心率，可選擇計算的參數(shù)有振矢比、橢圓面積、轉(zhuǎn)子橢圓形運動的回轉(zhuǎn)能量；所述的步驟4中指定頻率成分的濾波軸心軌跡的計算公式為2πη2πηz (t,、= c eV +(叫^^其中、表示離散時間點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)力要求2所述的轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的參數(shù)，其計算公式為 主振矢 Ra, n = ICm+jChnl + ICu—n+jCm—nl，副振矢 Rb,n = cEjn+jcIjn|-1 C^^+jC1jn^J，式-180。， φη>90\ η=\ L· -90° <^ <90, 180°+武，武 <—90°，其中 Φη = [arg(cEjn+jCljn) +arg(cEjN-!-n+J-Clj^1J ]/2,離心率。=汐-(丨1|/|1|)2 ’振矢比 rn = Rb,n/Ra,n，橢圓面積\= Ji RbJ Ra,n|,轉(zhuǎn)子橢圓形運動的回轉(zhuǎn)能量盡=Rl+ Kn，上述各參數(shù)計算式中η的取值為η = 0，1,2,…，Ν/2-1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機械振動信號矢橢譜分析方法，其特征在于所述的步驟5中轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的參數(shù)圖形化顯示，主振矢和副振矢必須用圖形顯示，其它參數(shù)可以用圖形形式顯示，也可以用數(shù)字的形式顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了旋轉(zhuǎn)機械振動信號矢橢譜分析方法，屬于旋轉(zhuǎn)機械振動信號分析領(lǐng)域。該方法對從安裝在轉(zhuǎn)子同一截面上兩個相互垂直方向采集的振動信號進行融合分析，利用一次快速Fourier變換求得描述轉(zhuǎn)子橢圓形運動軌跡的多個參數(shù)，包括主振矢、副振矢、振矢角、離心率、振矢比、橢圓面積、轉(zhuǎn)子橢圓形運動的回轉(zhuǎn)能量等。本發(fā)明的矢橢譜分析方法不僅融合了全譜、全息譜和矢譜所表達(dá)的信息，而且可以給出指定頻率成分的濾波軸心軌跡，從而更簡潔、貼切地描述了轉(zhuǎn)子橢圓形運動規(guī)律。
文檔編號G01R23/16GK102322942SQ20111026878
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者伉大儷, 楊彥利 申請人:大連圣力來監(jiān)測技術(shù)有限公司