[发明专利]一种基于逆短时傅里叶变换的轴流风机振动信号子成分提取方法

权利要求书

1.一种基于逆短时傅里叶变换的轴流风机振动信号子成分提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用一个窗函数对轴流风机振动信号进行短时傅里叶变换，作出轴流风机振动信号原始波形图、频域图和进行短时傅里叶变换后的时频图，并得到相应参数，包括：短时傅里叶变换矩阵S、频率矩阵F、时间矩阵T、能量谱密度P；

(2)构建零向量Z作为重构信号，计算窗函数个数coln、幅值修正系数B、零向量Z的长度length(Z)；

(3)对短时傅里叶变换矩阵S进行逆变换，得到返回的重构信号Z，由时频图重构出时域波形图；

(4)输出时间t与返回的重构信号Z的图形，得到轴流风机振动信号子成分。

2.根据权利要求1所述的基于逆短时傅里叶变换的轴流风机振动信号子成分提取方法，其特征在于，步骤(1)中通过spectrogram函数对轴流风机振动信号进行短时傅里叶变换，并默认使用的窗函数为Hamming窗。

3.根据权利要求1所述的基于逆短时傅里叶变换的轴流风机振动信号子成分提取方法，其特征在于，步骤(1)中在短时傅里叶变换前对轴流风机振动信号进行小波降噪处理。

4.根据权利要求1所述的基于逆短时傅里叶变换的轴流风机振动信号子成分提取方法，其特征在于，步骤(3)具体包括：

(3.1)根据短时傅里叶变换采用的窗函数，给定要求查看的时间段t₁～t₂，计算时刻t₁、t₂分别处于短时傅里叶变换的第几段窗函数中，确定重构信号Z在短时傅里叶变换矩阵S中对应列范围，并筛选短时傅里叶变换矩阵S得到矩阵S’；

(3.2)从时刻t₁所在的窗开始，在矩阵S’中对每一段窗进行傅里叶逆变换，依次叠加至时刻t₂所在的窗，并乘以幅值修正系数B，得到返回的重构信号Z。

5.根据权利要求4所述的基于逆短时傅里叶变换的轴流风机振动信号子成分提取方法，其特征在于，步骤(3.1)中所述的计算时刻t₁、t₂分别处于短时傅里叶变换的第几段窗函数的过程为：

得出：

其中，t＝t₁、t₂，x为时刻t所在的时间分段，Δt为采样间隔，L为信号长度，h为移动间距，h＝win-overlap，win为窗长度、overlap为重叠长度。

6.根据权利要求4所述的基于逆短时傅里叶变换的轴流风机振动信号子成分提取方法，其特征在于，步骤(3.1)中，确定列范围后，给定要求查看的频率段f₁～f₂，计算频率f₁、f₂分别所处的行数，确定重构信号Z需要矩阵S中对应的行范围，将行范围以外的数值置0，得到矩阵S’。

7.根据权利要求6所述的基于逆短时傅里叶变换的轴流风机振动信号子成分提取方法，其特征在于，所述的计算频率f₁、f₂分别所处的行数过程为：

得出：

其中，f＝f₁、f₂，F为短时傅里叶变换得到的频率矩阵，x₁为某一频率f在频率矩阵F中的行数，F_m为频率矩阵F中各元素的最大值，length(F)为频率矩阵F的长度。

8.根据权利要求1所述的基于逆短时傅里叶变换的轴流风机振动信号子成分提取方法，其特征在于，根据得到的轴流风机振动信号子成分对轴流风机进行故障检测。