專利名稱：基于1/3-二叉樹(shù)稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種非穩(wěn)態(tài)信號(hào)的分析檢測(cè)裝置，具體涉及一種對(duì)振動(dòng)信號(hào)中反映故障特征的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于信號(hào)中的非穩(wěn)態(tài)成分的檢測(cè)，在機(jī)械設(shè)備的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。最常見(jiàn)的非穩(wěn)態(tài)成分檢測(cè)方法就是在時(shí)域信號(hào)中觀察是否存在非穩(wěn)態(tài)成分，但是由于檢測(cè)過(guò)程中不可避免的會(huì)混入噪聲，因而其中的表征故障的非穩(wěn)態(tài)成分亦會(huì)被噪聲污染，直接觀察的方式準(zhǔn)確性和效率都很低。·[0004]另外一種常用的方法是通過(guò)頻域分析信號(hào)中的周期特征。但是對(duì)于信號(hào)中持續(xù)時(shí)間短的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)，在頻譜中表現(xiàn)為較小的幅值，甚至被噪聲淹沒(méi)，通過(guò)頻域分析檢測(cè)往往不能得到顯著的特征。另外，濾波分析是去除信號(hào)中噪聲干擾，從而提取非穩(wěn)態(tài)成分的一種有效方法，但是效果受濾波器的截止頻率、帶寬、中心頻率等因素影響很大。實(shí)踐中，常用的檢測(cè)方法是對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波包層層分解，然后對(duì)小波節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，分析頻域特征，進(jìn)而得到信號(hào)中非平穩(wěn)成分的周期。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種基于1/3- 二叉樹(shù)稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，它用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通過(guò)檢測(cè)待測(cè)設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)中的非平穩(wěn)信號(hào)的頻率(周期)確定設(shè)備故障發(fā)生所在，提高旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障判斷的效率和準(zhǔn)確性。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是一種基于1/3- 二叉樹(shù)稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，它包括傳感裝置、模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，傳感裝置接收外部輸入信號(hào)，與傳感裝置相連的模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元對(duì)從傳感裝置所接收到的外部信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換獲得檢測(cè)信號(hào)，它還包括1/3- 二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組，所述的傳感裝置安設(shè)于待檢測(cè)設(shè)備的殼體上，所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端接入所述的1/3- 二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組，所得的檢測(cè)信號(hào)接入所述的1/3- 二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組。詳細(xì)的技術(shù)方案是一種基于1/3- 二叉樹(shù)稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，它包括傳感裝置、模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，傳感裝置接收外部輸入信號(hào)，與傳感裝置相連的模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元對(duì)從傳感裝置所接收到的外部信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換獲得檢測(cè)信號(hào)，它還包括1/3- 二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組，所述的傳感裝置安設(shè)于待檢測(cè)設(shè)備的殼體上，所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端接入所述的1/3-二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組，所得的檢測(cè)信號(hào)接入所述的1/3-二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組，所述的傳感裝置為加速度傳感器，所述的加速度傳感器安設(shè)于待檢測(cè)設(shè)備的殼體上，用于檢測(cè)設(shè)備的振動(dòng)加速度信號(hào)，即檢測(cè)信號(hào)。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的解決方案，本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是[0011]I.本實(shí)用新型所提供的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)方法在待檢測(cè)設(shè)備的殼體上安裝加速度傳感器，檢測(cè)設(shè)備的振動(dòng)加速度信號(hào)作為檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)1/3- 二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波得到濾波信號(hào)，然后再計(jì)算濾波所得的子頻帶信號(hào)的稀疏值并且按照1/3-二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)繪制檢測(cè)信號(hào)的稀疏譜圖，找出稀疏譜圖中的最大稀疏值所對(duì)應(yīng)的子頻帶，查看這一選定的子頻帶濾波后信號(hào)，通過(guò)對(duì)信號(hào)解調(diào)并分析其頻譜，即可得出故障相關(guān)的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)頻率進(jìn)而判斷該非穩(wěn)態(tài)信號(hào)頻率所對(duì)應(yīng)的故障，本發(fā)明具備各種帶寬的濾波范圍，從而能更好地獲取非穩(wěn)態(tài)信號(hào)，通過(guò)計(jì)算濾波信號(hào)稀疏值的檢測(cè)方法判斷合適的濾波范圍，該檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)具有更聞的準(zhǔn)確性；2.本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)的非穩(wěn)態(tài)成分的檢測(cè)，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的故障的自動(dòng)識(shí)別。
以下結(jié)合附圖
及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述圖I為本實(shí)施例中1/3- 二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)；圖2是實(shí)施例中軸承外圈局部故障時(shí)時(shí)域波形；圖3是實(shí)施例中軸承外圈局部故障1/3- 二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)稀疏譜圖；圖4是實(shí)施例中軸承外圈局部故障有效頻率范圍濾波信號(hào)解調(diào)結(jié)果及其頻譜；圖5為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。實(shí)施例 本實(shí)施例所描述的是針對(duì)軸承外圈局部故障的檢測(cè)，軸承的外圈、內(nèi)圈和滾動(dòng)體是軸承故障的主要發(fā)生部位，發(fā)生在這些部位的局部故障(如局部的剝落、腐蝕等)往往會(huì)導(dǎo)致軸承振動(dòng)中出現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)沖擊，在軸承轉(zhuǎn)速恒定的情況下，振動(dòng)信號(hào)中即會(huì)存在周期的非穩(wěn)態(tài)沖擊成分。然而，由于局部故障引起的振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間短，同時(shí)該非穩(wěn)態(tài)沖擊往往是夾雜在背景噪聲中，表現(xiàn)不明顯，表現(xiàn)為時(shí)域信號(hào)的能量增加不顯著，在頻域內(nèi)的頻帶較寬，不易檢測(cè)。本實(shí)施例所描述的基于1/3- 二叉樹(shù)稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其整體結(jié)構(gòu)如圖5所示，它包括壓電加速度傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，壓電加速度傳感器接收外部輸入信號(hào)，與傳感裝置相連的模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元對(duì)從傳感裝置所接收到的外部信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換獲得檢測(cè)信號(hào)，它還包括1/3-二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組，所述的壓電加速度傳感器安設(shè)于待檢測(cè)設(shè)備的殼體上，所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端接入所述的1/3-二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組，所得的檢測(cè)信號(hào)接入所述的1/3- 二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組。實(shí)驗(yàn)對(duì)象為火車(chē)上常用的滾柱軸承，型號(hào)為NJ (P) 3226X1，主要機(jī)構(gòu)參數(shù)如表I所示。試驗(yàn)時(shí)壓電加速度傳感器安裝在軸承座殼體上接近軸承的位置。振動(dòng)加速度信號(hào)經(jīng)壓電加速度傳感器、電荷放大器后由計(jì)算機(jī)采集并存儲(chǔ)。[0024]表I圓柱滾子軸承主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
權(quán)利要求1.一種基于1/3-二叉樹(shù)稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，它包括傳感裝置、模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元、1/3- 二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組，所述的傳感裝置安設(shè)于待檢測(cè)設(shè)備的殼體上，傳感裝置接收外部輸入信號(hào)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元對(duì)所接收到的外部信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換繼而獲得檢測(cè)信號(hào)，所得的檢測(cè)信號(hào)接入所述的1/3- 二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于1/3-二叉樹(shù)稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的傳感裝置為加速度傳感器，所述的加速度傳感器安設(shè)于待檢測(cè)設(shè)備的殼體上，用于檢測(cè)設(shè)備的振動(dòng)加速度信號(hào)，即檢測(cè)信號(hào)。
專利摘要一種基于1/3-二叉樹(shù)稀疏譜圖的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，它包括傳感裝置、模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，傳感裝置接收外部輸入信號(hào)，與傳感裝置相連的模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元對(duì)從傳感裝置所接收到的外部信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換獲得檢測(cè)信號(hào)，它還包括1/3-二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組，所述的傳感裝置安設(shè)于待檢測(cè)設(shè)備的殼體上，所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端接入所述的1/3-二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組，所得的檢測(cè)信號(hào)接入所述的1/3-二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)濾波器組。本實(shí)用新型具備各種帶寬的濾波范圍，從而能更好地獲取非穩(wěn)態(tài)信號(hào)，通過(guò)計(jì)算濾波信號(hào)稀疏值的檢測(cè)方法判斷合適的濾波范圍，該檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)具有更高的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01H17/00GK202720124SQ20122040858
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者沈長(zhǎng)青, 王冬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院