[发明专利]一种基于子带信号分析的机械设备状态监测方法

权利要求书

1.一种基于子带信号分析的机械设备状态监测方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1.对于待监测的机械设备，利用传感器测取该机械设备运行的状态信号；

步骤2.对步骤1获取的状态信号进行预处理，得到适合计算机处理的数字信号；

步骤3.设计多级滤波器，对步骤2处理后的数字信号进行多级滤波处理，得到一组子带信号；

步骤4.对步骤3得到的子带信号进行包络分析，求取子带信号的包络；

步骤5.对步骤2预处理后的状态信号、步骤3得到的子带信号和步骤4得到的子带信号的包络信号进行信号处理；

步骤6.对步骤5的信号处理结果进行特征提取；

步骤7.利用步骤6提取的特征，对机械设备的运行状态进行分析，得到该机械设备的运行状态的分析结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于子带信号分析的机械设备状态监测方法，其特征在于：所述步骤1中机械设备运行的状态信号包括振动信号、噪声信号、温度信号中的一种或者几种。

3.根据权利要求1所述的一种基于子带信号分析的机械设备状态监测方法，其特征在于：所述步骤2中对信号进行预处理的过程包括功率放大、滤波、调制与解调、采样与量化处理方法。

4.根据权利要求1所述的一种基于子带信号分析的机械设备状态监测方法，其特征在于：所述的步骤2中多级滤波器由若干个高通滤波器组成，高通滤波器的截止频率和个数根据实际需要来设置；若第i级高通滤波器的截止频率记为ω_i，并且令b_i＝ω_i/ω_i-1，则有b_i∈(0，1)，亦即高通滤波器的截止频率从第一级到最后一级逐级减小；对于整个多级滤波器，b₁，b₂，…b_i的取值可以相同，也可以不同。

5.根据权利要求1和权利要求4所述的多级滤波器，其对信号x(n)的多级滤波过程如下：

1)信号x(n)经一个高通滤波器滤波后得到一个高频信号v₁(n)；

2)从信号x(n)中减去高频信号v₁(n)，得到r₁(n)＝x(n)-v₁(n)；

3)将信号r₁(n)高通滤波后得到高频信号v₂(n)，信号r₁(n)与v₂(n)相减后得到r₂(n)＝r₁(n)-v₂(n)；

4)继续对信号r₂(n)进行高通滤波，以得到更多的子带信号，子带信号的个数取决于多级滤波器中高通滤波器的个数。

6.根据权利要求1所述的一种基于子带信号分析的机械设备状态监测方法，其特征在于：所述的步骤4中子带信号的包络采用RC网络的硬件方法获取或者采用软件方法获取。

7.根据权利要求6所述的一种基于子带信号分析的机械设备状态监测方法，其特征在于：所述采用软件方法获取是首先找出子带信号的所有局部极值点，然后针对局部极大值序列进行样条插值拟合形成上包络线，针对局部极小值序列进行样条插值拟合形成下包络线。

8.根据权利要求6所述的一种基于子带信号分析的机械设备状态监测方法，其特征在于：子带信号满足窄带信号条件时可采用希尔伯特变换方法来提取包络信号。

9.根据权利要求1所述的一种基于子带信号分析的机械设备状态监测方法，其特征在于：步骤5所述的信号处理方法包含从时域、频域和时-频域角度对信号进行的描述，具体描述方法包括：时域波形分析、相关分析、统计分析、频谱分析、短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布、细化谱分析、功率谱分析、倒谱分析和基于人工神经网络的专家系统。

10.根据权利要求1所述的一种基于子带信号分析的机械设备状态监测方法，其特征在于：步骤6所述的特征提取是指从步骤5信号处理的结果中提取一组能够反映设备的状态的信息。