[发明专利]一种变时段积分信号阻尼比的诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及振动信号处理领域，特别是一种变时段积分信号阻尼比的诊断方法。

背景技术

阻尼是减振、降噪等方面的重要特性参数之一，在结构故障诊断、安全评估、结构设计、振动实时监控等结构动力学课题研究方面，有着重要的意义。诊断准确的阻尼值，可以在建立准确的结构模型中发挥重要作用；诊断准确的阻尼值，可以合理构建结构振动中的各种响应，提高结构动力分析结果的可靠性；诊断准确的阻尼值，可以将阻尼的变化准确表达，从而作为一个常用的重要参数应用到结构裂纹诊断等工程故障诊断领域，减少因为裂纹造成的重大事故损失。提高阻尼的诊断精度一直是一个重要的课题。

目前阻尼诊断最常用的方法是半功率带宽法，但该方法受频率分辨率、时域截断和噪声的影响显著，尤其是在小阻尼系统的诊断过程中，诊断结果误差很大，而在机械工程领域中，大部分金属材料构建的系统都是小阻尼系统。新近出现的内积法诊断信号阻尼虽然精度很高，并且不受信号截断诊断条件的限制，但是诊断过程的优化搜索带来了诊断精度与诊断速度的矛盾，精度要求越高，优化搜索的计算量就越大，诊断速度下降，诊断过程耗时就越多，消除负频率项的迭代计算，更使得优化搜索的计算量成数十倍增加，不利于工程应用。因此，在保证诊断精度的前提下同时具有很快的诊断速度，这正是研究阻尼诊断的新方法所追求的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种可以在提高信号阻尼比诊断精度的同时保证诊断速度，并且本发明不受阻尼大小的限制，发明工程实用性强的变时段积分信号阻尼比诊断方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种变时段积分信号阻尼比的诊断方法，步骤包括：

1）运用数据采集仪按照频率f_s采集振动信号x(t)，输入计算机进行分析，采样时间记为[0,T]，之后执行步骤2）；

2）对信号x(t)进行内积运算其中,X(k)表示采样信号x(t)和频率为复指数函数信号的内积值，j表示复数，f_s表示采样频率，N表示采样分析点数，t表示时间，搜索出最大幅值max(|X(k)|₁)对应的频率之后执行步骤3）；

3）在约束区间内进一步细化10倍，同样搜索max(|X(k)|₂)及对应频率其中，表示第一次内积运算求出最大幅值max(|X(k)|₁)对应的频率，Δf表示第一次内积运算的频率间隔，表示细化后第二次运算后求出最大幅值max(|X(k)|₂)对应的频率，之后执行步骤4）；

4）在区间内多次进行10倍细化，搜索计算max(|X(k)|_l以及对应频率直到频率误差精确到1/100或1/1000Hz时为止，获得信号的固有角频率l表示内积搜索最大值的次数，之后执行步骤5）；

5）应用步骤4）识别出的固有角频率构造函数表示复指数函数，并通过确定信号分析的时间长度m为正整数，且T1∈(0,T2],]]>之后执行步骤6）；

6）将信号x(t)与函数的乘积作一次积分运算，积分区间为[0,T₁]，积分结果记为C₁，即之后执行步骤7）；

7）将信号x(t)与函数的乘积再作一次积分运算，积分区间为[0,T₂]，其中T₂＝2T₁，积分结果记为C₂，即之后执行步骤8）；

8）通过公式得出信号衰减系数之后执行步骤9）；

9）将识别出的和带入关系式诊断出信号阻尼比ζ，输出诊断结果。