經(jīng)處于故障狀態(tài)并不符 合，也說(shuō)明傳統(tǒng)方法存在較大的失真。而如果根據(jù)圖10中的（a)所示的外圈故障特征信息， 計(jì)算得到?jīng)_擊脈沖值為B f= 26. 4697dB，說(shuō)明軸承存在早期輕微損傷，這與該軸承外圈實(shí)際 已經(jīng)存在早期輕微擦傷的實(shí)際損傷狀態(tài)吻合，也驗(yàn)證了本發(fā)明在故障定量提取方面的有效 性與實(shí)用性。
[0158] 在本發(fā)明所提供的機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波與多小波包變換方法中，由 于DbN小波能保證分解和重構(gòu)的能量守恒，因此本發(fā)明采用DbN小波的優(yōu)勢(shì)來(lái)彌補(bǔ)多小波 的劣勢(shì)，將DbN小波基函數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)基函數(shù)，通過(guò)與同階次DbN小波分解結(jié)果的類比和標(biāo) 定，確定不同基函數(shù)的多小波累積誤差量化關(guān)系，采用能量守恒原理實(shí)現(xiàn)多小波分解誤差 控制與標(biāo)準(zhǔn)化變換，定量提取與識(shí)別機(jī)械故障特征，準(zhǔn)確揭示機(jī)械故障部位、種類和損傷程 度，為機(jī)械故障特別是早期損傷和復(fù)合故障特征定量提取和故障定量識(shí)別提供實(shí)用可靠手 段。
[0159] 綜上所述，本發(fā)明提供的機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波與多小波包變換方 法，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0160] 1、本發(fā)明繼承傳統(tǒng)多小波變換優(yōu)點(diǎn)，不僅同時(shí)兼具正交性、緊支性、對(duì)稱性和高階 消失矩等多種優(yōu)良性質(zhì)，同時(shí)擁有多個(gè)時(shí)頻特性有所差異的基函數(shù)，使得多小波在機(jī)械故 障特征提取與識(shí)別中頗具優(yōu)勢(shì)；
[0161] 2、本發(fā)明能夠克服多小波分解失真的現(xiàn)象，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)基函數(shù)的類比和標(biāo)定，量 化控制多小波變換過(guò)程中的累積誤差，提出標(biāo)準(zhǔn)化多小波與多小波包變換，保證多小波變 換的定量分解，提高計(jì)算效率與準(zhǔn)確性，有效揭示機(jī)械故障特別是早期損傷和復(fù)合故障的 部位、種類和程度，為機(jī)械故障特征定量提取與識(shí)別提供實(shí)用手段，保障機(jī)械設(shè)備運(yùn)行安 全。
[0162] 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波變換方法，其特征在于，包含以下步驟： 51、 多小波變換：采用多小波基函數(shù)對(duì)待測(cè)故障信號(hào)進(jìn)行多小波分解，并計(jì)算分解后各 信號(hào)的多小波變換能量； 52、 標(biāo)準(zhǔn)基變換：采用標(biāo)準(zhǔn)基函數(shù)對(duì)待測(cè)故障信號(hào)進(jìn)行單小波分解，并計(jì)算分解后各信 號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)基變換能量； 53、 能量誤差標(biāo)定：采用標(biāo)準(zhǔn)基變換能量對(duì)多小波變換能量進(jìn)行類比與標(biāo)定，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 化系數(shù)； 54、 標(biāo)準(zhǔn)化處理：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別對(duì)多小波分解后的各信號(hào)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以實(shí) 現(xiàn)對(duì)機(jī)械故障的定量提取與識(shí)別。2. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波變換方法，其特征在于，所 述的S1中，具體包含以下步驟： 511、 對(duì)待測(cè)故障信號(hào)s實(shí)施重復(fù)采樣的前處理，或是實(shí)施無(wú)嚴(yán)格重復(fù)采樣的前處理， 獲得故障矢量輸入信號(hào)SC(]; 512、 采用多小波基函數(shù)對(duì)故障矢量輸入信號(hào)sc。進(jìn)行m層非冗余多小波分解或m層冗 余多小波分解，并實(shí)施后處理，即S11中所采用的前處理的逆過(guò)程，獲得多小波低頻信號(hào)SCni 和m個(gè)多小波高頻信號(hào)sdm,sdmi，…，sd1; 所述的多小波基函數(shù)包含多尺度函數(shù)Φ(x)和多小波函數(shù)Ψ(x)，且具有N階消失矩； 513、 分別計(jì)算多小波低頻信號(hào)％"和m個(gè)多小波高頻信號(hào)scL，seti，…，^^的多小波 變換能量.1?，，盡rf,"，…，&3. 如權(quán)利要求2所述的機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波變換方法，其特征在于，所 述的S2中，具體包含以下步驟： 521、 采用標(biāo)準(zhǔn)基函數(shù)對(duì)待測(cè)故障信號(hào)s進(jìn)行m層非冗余單小波分解或m層冗余單小波 分解，獲得標(biāo)準(zhǔn)基低頻信號(hào)Cni和m個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基高頻信號(hào)d"，4i，…，d1; 所述的標(biāo)準(zhǔn)基函數(shù)采用與多小波基函數(shù)具有相同階次消失矩的DbN小波基函數(shù)； 522、 分別計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)基低頻信號(hào)Cni和m個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基高頻信號(hào)(!"，4i，…，山的標(biāo)準(zhǔn)基變換 能量&，心，"?。4. 如權(quán)利要求3所述的機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波變換方法，其特征在于，所 述的S3中，采用標(biāo)準(zhǔn)基變換能量對(duì)多小波變換能量進(jìn)行類比與標(biāo)定，計(jì)算多小波低頻信號(hào) scjPm個(gè)多小波高頻信號(hào)sdm，sdml，…，sdj/f對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)am，bm，…，b1:5. 如權(quán)利要求4所述的機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波變換方法，其特征在于，所 述的S4中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)ani，b"，…，bp分別對(duì)多小波低頻信號(hào)scjPm個(gè)多小波高頻信 號(hào)scLseti，…，^^進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)化多小波變換輸出的定量分析結(jié)果 sc' m，sd' m，...，sd' 1: SC 'm=SCmXam sd,m=sdmXbm； 參 參 參 sd, !=sd!Xbi 并從標(biāo)準(zhǔn)化多小波變換輸出的定量分析結(jié)果中提取機(jī)械故障特征。6. -種機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波包變換方法，其特征在于，包含以下步驟： 51、 多小波變換：采用多小波基函數(shù)對(duì)待測(cè)故障信號(hào)進(jìn)行多小波包分解，并計(jì)算分解后 各信號(hào)的多小波包變換能量； 52、 標(biāo)準(zhǔn)基變換：采用標(biāo)準(zhǔn)基函數(shù)對(duì)待測(cè)故障信號(hào)進(jìn)行單小波包分解，并計(jì)算分解后各 信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)基小波包變換能量； 53、 能量誤差標(biāo)定：采用標(biāo)準(zhǔn)基小波包變換能量對(duì)多小波包變換能量進(jìn)行類比與標(biāo)定， 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)； 54、 標(biāo)準(zhǔn)化處理：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別對(duì)多小波包分解后的各信號(hào)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以 實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械故障的定量提取與識(shí)別。7. 如權(quán)利要求6所述的機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波包變換方法，其特征在于， 所述的S1中，具體包含以下步驟： 511、 對(duì)待測(cè)故障信號(hào)s實(shí)施重復(fù)采樣的前處理，或是實(shí)施無(wú)嚴(yán)格重復(fù)采樣的前處理， 獲得故障矢量輸入信號(hào)SC(]; 512、 采用多小波基函數(shù)對(duì)故障矢量輸入信號(hào)sc。進(jìn)行m層非冗余多小波包分解或m層 冗余多小波包分解，并實(shí)施后處理，即SI1中所采用的前處理的逆過(guò)程，獲得2m個(gè)多小波包 頻帶分解信號(hào) 所述的多小波基函數(shù)包含多尺度函數(shù)Φ(X)和多小波函數(shù)Ψ(X)，且具有Ν階消失矩； 513、 分別計(jì)算2m個(gè)多小波包頻帶分解信號(hào)，"士·…的多小波包變換能量8. 如權(quán)利要求7所述的機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波包變換方法，其特征在于， 所述的S2中，具體包含以下步驟： 521、 采用標(biāo)準(zhǔn)基函數(shù)對(duì)待測(cè)故障信號(hào)s進(jìn)行m層非冗余單小波包分解或m層冗余單小 波包分解，獲得2m個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基頻帶分解信號(hào)/；，/:>，…，/2" 所述的標(biāo)準(zhǔn)基函數(shù)采用與多小波基函數(shù)具有相同階次消失矩的DbN小波基函數(shù)； 522、 分別計(jì)算2m個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基頻帶分解信號(hào)./；，/:，…，/2?的標(biāo)準(zhǔn)基小波包變換能量9. 如權(quán)利要求8所述的機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波包變換方法，其特征在于， 所述的S3中，為保證多小波分解過(guò)程的能量守恒，采用標(biāo)準(zhǔn)基小波包變換能量對(duì)多小波包 變換能量進(jìn)行類比與標(biāo)定，計(jì)算2m個(gè)多小波包頻帶分解信號(hào)所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 化系數(shù)χι，Λ>…"V:10.如權(quán)利要求9所述的機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波包變換方法，其特征 在于，所述的S4中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)…?分別對(duì)2m個(gè)多小波包頻帶分解信號(hào) /〃λρ/〃λ'2>…，^進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)化多小波包變換輸出的定量分析結(jié)果 冊(cè)X.·.，川Λ，:," : ms' != ms ! X X! ms'2= ms2Xx2; 參 參 參 ±' .2' '·?.' 并從標(biāo)準(zhǔn)化多小波包變換輸出的定量分析結(jié)果中提取機(jī)械故障特征。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機(jī)械故障定量提取的標(biāo)準(zhǔn)化多小波與多小波包變換方法，均是通過(guò)對(duì)待測(cè)故障信號(hào)分別實(shí)施多小波變換、標(biāo)準(zhǔn)基變換、能量誤差標(biāo)定和標(biāo)準(zhǔn)化處理這四個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械故障的定量提取與識(shí)別。本發(fā)明不僅繼承了傳統(tǒng)的多小波變換優(yōu)點(diǎn)，兼具正交性、緊支性、對(duì)稱性和高階消失矩等多種優(yōu)良性質(zhì)，并擁有多個(gè)時(shí)頻特性有所差異的基函數(shù)；同時(shí)能克服多小波分解失真的問(wèn)題，提高計(jì)算效率與準(zhǔn)確性，有效揭示機(jī)械故障，特別是早期損傷和復(fù)合故障的部位、種類和程度，為機(jī)械故障特征定量提取與識(shí)別提供實(shí)用手段，保障機(jī)械設(shè)備運(yùn)行安全。
【IPC分類】G06F19/00, G01M13/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105258940
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510856762
【發(fā)明人】袁靜, 朱駿, 魏穎, 倪修華, 翁孚達(dá), 李文杰
【申請(qǐng)人】上海無(wú)線電設(shè)備研究所
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日