[发明专利]利用分形维数在线检测预警沉没辊异常状态装置及其方法

权利要求书

1.一种利用分形维数在线检测预警沉没辊异常状态装置及其方法，其特征在于，它包括一对安装在沉默辊轴邻近的框架上的振动传感器，两个振动传感器都连接到一个数据采集模块，数据采集模块的输出端连接信号存储器，信号存储器输出连接到计算控制模块，计算控制模块还连接有一个报警器。

2.根据权利要求1所述的利用分形维数在线检测预警沉没辊异常状态的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

步骤一，从振动传感器读取振动信号时间序列{Yi}获得状态向量Y，构建振动波形集合A＝{a| a＝(Xi，Yi)，i＝1，2，……，N}，其中Xi为采样时间，Yi为振动幅值，N为采样数据点数；

步骤二，计算Y的平均值Ave(Y)和峰峰值PP(Y)，作拓扑映射A→M，M＝{m| m＝(Xi^*，Yi^*)，i＝1，2，……，N}为单位平面的子集：

Xi^*，＝Xi^*/XN，Yi^*＝(Yi-Ave(Y))/PP(Y)

式中Ave(Y)为振动采样数据的均值Ave(Y)＝(Y1+Y2+……+Yi)/N；

PP(Y)为振动采样数据的峰-峰值PP(Y)＝max(Yi)-min(Yi)；

步骤三，信号重构，M＝{m|m＝(Xi^*，Yi^*)，i＝1，2，……，N}；

步骤四，计算M的长度分形维数d；

步骤五，设置沉没辊分形维数的报警值Alarm1(d)、Alarm2(d)；

步骤六，采用滑动窗前移的方法监测振动波形的长度分形维数，Alarm2(d)≤d≤Alarm1(d)表明沉没辊状态正常，当dd＜Alarm2(d)或者当d＞Alarm1(d)时连续出现5次及以上表明沉没辊状态出现异常，系统报警。

3.根据权利要求2所述的利用分形维数在线检测预警沉没辊异常状态的方法，其特征在于，步骤六设定报警值Alarm1(d)、Alarm2(d)，先要求d的平均值Ave(d)和方差σ(d)，即可设定d的注意值Alarm(d)：

Alarm1(d)＝Ave(d)+3×σ(d)    (4)

Alarm2(d)＝Ave(d)-3×σ(d)    (5)

其中：

Ave(d)=1kΣi=1kd(i),]]>δ(d)=Σi=1k(d(i)-Ave(d))2k-1;]]>

式中k≥6，k为分形维数指标在线计算的次数。