[发明专利]一种基于变采样长度相关滤波的不平衡信号提取法

说明书

技术领域

本发明涉及不平衡信号提取方法，具体涉及一种基于变采样长度相关滤波的不平衡信号提取法。

背景技术

随着旋转机械旋转速度的提高，机械运转稳定性要求严格，旋转平稳性可以用不平衡信号的相位和幅值的量值来衡量，通过平衡不平衡量达到平衡即动平衡技术。动平衡技术原理：当电机带动轴旋转时，通过安装在轴的支撑结构上的传感器采集轴的振动信号，对振动信号进行消噪滤波等相关信号处理获得不平衡信号，计算不平衡信号相位和幅值，通过移动配重块等补偿装置到平衡不平衡量位置，实现轴的平稳转动。传感器采集到的信号包括环境振动噪声、传感器及机床产生的多种频率干扰信号，共振效应告诉我们，影响需要信号最主要的是与所需信号频率相近的信号，因此如何从近频噪声干扰信号中精确提取不平衡信号量，对于准确控制动平衡量有着重要意义。

目前对信号滤波处理的方法有数字跟踪滤波、谐波小波滤波、自适应滤波，滤波是根据频率波段选择信号，无法有效的消除与信号频率相近的近频干扰信号。

不平衡信号信号幅值和相位的提取方法有FFT法、相关滤波法、正弦参数估计法、现代谱估计法。FFT法在有限数据长度情况下存在频谱泄露，难以很好抑制近频干扰对不平衡信号的影响。相关滤波法和正弦参数估计法频率分辨率低，无法分辨近频干扰。现代谱估计法具有高分辨率，在短数据条件能准确的估计干扰频率，但对幅值和相位估计不准确。结合上述方法的各自优点，上海交通大学的齐伟等人提出以残差MUSIC谱中给定频率点的幅度值为观测变量判定参数拟合效果，提取该频率成分的幅值和相位。MUSIC谱具有高分辨率的特性，可以在短数据情况下就能准确的估算近频干扰频率。

通过构建模型验证模型等试验，我们发现采样长度与干扰度有一定的规律性，改变采样长度并进行相关滤波可以比较准确的获取到不平衡信号相位和幅值信息。

发明内容

本发明的目的在于针对不平衡信号的近频干扰问题，提出一种基于变采样长度相关滤波的不平衡信号提取法，通过估算近频干扰频率，结合相关滤波法的近频干扰规律合理选择变采样长度，使近频干扰信号对不平衡信号相位和幅值提取精度的干扰降到最低。

本发明采用的技术方案是：

一种基于变采样长度相关滤波的不平衡信号提取法，具体实现步骤如下：

①获得最大的干扰频率f₁和不平衡信号频率f₂，具体得到方法是：采集旋转轴的振动信号，对采集到的信号数字跟踪滤波后进行MUSIC功率谱估计获得幅值最大的干扰频率，不平衡信号频率是由转速传感器测得；