[发明专利]基于EMD和形态滤波的轴承声发射信号特征提取方法

权利要求书

1.基于EMD和形态滤波的轴承声发射信号特征提取方法，其特征是依次采用如下步骤：

（1）对滚动轴承故障的声发射信号进行经验模态分解，得到n个IMF分量和一个残余分量；

（2）计算每个IMF分量与原始信号的相关系数，选取相关系数较大的分量，剔除其余分量；

（3）对选取的每个IMF分量进行形态滤波法去噪；

（4）对去噪后的IMF分量进行希尔伯特变换，提取包络信号，对包络信号进行傅里叶变换可得频谱图；

（5）若某一频率处明显出现谱峰，正好与理论轴承故障频率相近，则说明轴承出现故障。

2.根据权利要求1所述的基于EMD和形态滤波的轴承声发射信号特征提取方法，其特征是：

所述的IMF都应满足在一段完整的数据段内，极值点和过零点的数目必须相同或至多相差1且无论信号处于哪一时刻，由其局部极大值构成的上包络和局部极小值构成的下包络的平均值为0。

3.根据权利要求1所述的基于EMD和形态滤波的轴承声发射信号特征提取方法，其特征是：所述的经验模态分解方法步骤：

第一步、确定声发射信号中的所有局部极大值和极小值点，利用三次样条曲线分别连接所有局部极大值点和局部极小值点形成上包络与下包络；

第二步、计算出上下包络线的均值，记为，从原始信号中分离出来，得到：

若满足IMF的两个条件，则即为的一个IMF；若不是的一个IMF，则将作为原始信号重复以上步骤，直到得到满足IMF条件的，另,即为信号的第一个IMF；

第三步、把从原始信号中分离出来，得到：

若不是单调函数作为原始信号重复以上步骤，直到为一个单调函数为止；

第四步、通过以上步骤，声发射信号被分解为n个IMF分量和一个单调函数的和的形式：

。

4.根据权利要求1所述的基于EMD和形态滤波的轴承声发射信号特征提取方法，其特征是：所述的形态滤波法采用扁平型结构元素，步骤如下：

第一步、对每个IMF分量进行形态开-闭（OC）运算和形态闭-开（CO）运算；

第二步、将两路运算的结果进行算术平均。

5.根据权利要求1所述的基于EMD和形态滤波的轴承声发射信号特征提取方法，其特征是：所述的希尔伯特变换的步骤，包括以下处理：

一个实信号的希尔伯特变换定义为：

得到的解析信号：

解析信号的幅值便是原始信号的包络：

。

6.根据权利要求1所述的基于EMD和形态滤波的轴承声发射信号特征提取方法，其特征是：所述的轴承故障特征频率：

内圈故障频率：

外圈故障频率：

滚动体故障频率：

保持架故障频率：

其中是主轴旋转频率，为滚动体直径，为轴承节径，为接触角，为滚动体个数。