[发明专利]一种信号处理方法、装置和计算设备

说明书

本发明公开了一种信号处理方法，包括步骤：获取机械设备的振动信号；基于机械设备的转速区间，对振动信号进行变换，得到虚拟转速信号；基于虚拟转速信号，对振动信号进行等角度重采样，得到采样信号；以及对采样信号进行傅立叶变换得到转速信号的参考阶次谱，以便进行阶次分析。本发明还公开一种信号处理装置、计算设备和计算机可读存储介质。

技术领域

本发明涉及设备状态监测领域，尤其涉及一种信号处理方法、装置和计算设备。

背景技术

无论是简单机械还是复杂装备，变转速的工作状态几乎无处不在，可以说，变转速工况几乎涉及到工业、民用、国防等领域中的各种关键设备。同时，振动分析早已成为一种广泛采用的机械设备状态监测手段。对于实现恒工况设备的状态监测与故障诊断的故障诊断方法已十分丰富，是一个相对成熟的研究领域。然而需要指出的是，目前的振动监测与诊断技术主要针对定转速机械设备，并不能有效实现变转速下设备的监测与诊断。和平稳工况相比,变转速下的机械设备振动信号。

为了解决转速变化的问题,目前通常使用阶次分析技术。在机械设备的旋转轴的一端布置键相传感器。每当轴表面的凹槽旋转经过探头时，位移传感器输出一个键相信号的脉冲，指示转轴转过了一圈。显然，传统方法下实现阶次分析的前提条件是需要加装键相传感器，成本较高，并且也存在无法安装键相传感器的应用场景，例如：安装空间不够。

因此需要一种更先进的实现阶次分析的方案。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种新的信号处理的方案，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种信号处理方法，包括步骤：获取机械设备的振动信号；基于机械设备的转速区间，对振动信号进行变换，得到虚拟转速信号；基于虚拟转速信号，对振动信号进行等角度重采样，得到采样信号；以及对采样信号进行傅立叶变换得到转速信号的参考阶次谱，以便进行阶次分析。

可选地，在根据本发明的方法中，基于机械设备的转速区间，对振动信号进行变换，得到虚拟转速信号的步骤包括：基于机械设备的转速区间得到频谱带通区间；根据该频谱带通区间，对振动信号的频谱进行带通处理；对带通处理后的频谱进行傅立叶逆变换，得到复数解析信号；提取该复数解析信号的实部，得到虚拟转速信号。

可选地，在根据本发明的方法中，机械设备包括风力发电机机组，其转速区间为900RPM～1800RPM。。

可选地，在根据本发明的方法中，根据该频谱带通区间，对振动信号的频谱进行带通处理的步骤包括：将振动信号的频谱在频谱带通区间外的频率置为0。

可选地，在根据本发明的方法中，对带通处理后的频谱进行傅立叶逆变换，得到复数解析信号的步骤包括：按照以下公式进行傅立叶逆变换：

式中x为时间，单位为秒，ξ为频率，单位为赫兹。

可选地，在根据本发明的方法中，基于虚拟转速信号，对振动信号进行等角度重采样的步骤包括：根据虚拟转速信号，获取等角度重采样的采样时刻；根据采样时刻，对振动信号进行等角度重采样。

可选地，在根据本发明的方法中，根据虚拟转速信号，获取等角度重采样的采样时刻的步骤包括：选取虚拟转速信号的起始过零点；从起始过零点开始，每间隔一个过零点选取一个过零点；将所选取的过零点对应的时刻作为等角度重采样的采样时刻。

可选地，在根据本发明的方法中，等角度重采样的插值方式为线性插值。

根据本发明的另一个方面，提供了一种信号处理装置，包括：信号采集模块，适于获取机械设备的振动信号；信号变换模块，适于基于机械设备的转速区间，对振动信号进行变换，得到虚拟转速信号；以及信号重采样模块，适于基于虚拟转速信号，对振动信号进行等角度重采样，得到采样信号；还适于对采样信号进行傅立叶变换得到转速信号的参考阶次谱。