[发明专利]一种机械传动振动频谱去混叠技术

说明书

本发明提出一种机械传动振动频谱去混叠技术，应用于机械传动振动频谱分析、机械故障预测与诊断。应用时，首先对传动链上需要监测的每个轴都安装一套编码器，由编码器信号触发数据采集，以保证相应轴一圈2^M整数倍采样；然后利用计算机控制各个轴上的编码器信号分时共用一套数据采集板卡，分别采集满足相应轴2^M整数倍采样的振动信号；然后分别进行频谱分析，得到每个轴故障的相应尖锐峰值信号图谱，而忽略模糊峰值信号；依次按控制顺序对所有轴采样、频谱分析、计算尖锐峰去掉非尖锐峰，得到所有轴的尖锐频谱；使用所得的所有轴尖锐频谱，合成系统故障预测与诊断去混叠频谱，从而实现复杂传动链的精确故障预测与诊断。

技术领域

本发明属于机械传动振动频谱分析、机械故障预测与诊断领域，特别是一种传动链频谱混叠情况下的去混叠技术。

背景技术

机械在工作过程中，机械振动不可避免，强烈的机械振动会对机械传动机构工作性能产生极大的影响，造成危险，例如，在风电、海上风电机组工作过程中，由于其恶劣的工作环境，机体振动极易造成故障，维修成本极高，对精确故障预测与诊断技术尤其是机械振动检测需求迫切；在无人驾驶过程中，由于没有了驾驶员的人工判断，车辆状况缺乏监测则有巨大安全隐患，没有有效的车辆机械传动振动检测，极易容易造成机构的失效，导致危险的发生。

目前的机械振动频谱故障预测与诊断技术，仅对复杂传动链采用一个或几个固定的采样频率进行频谱分析，或者对一个轴采用编码器触发采样而忽视其它轴，存在频谱模糊现象，无法实现复杂传动链的准确预测与诊断，因此机械工作过程中依然存在许多隐患，对生命财产安全造成威胁。

机械传动链的每个轴对应一个转动频率，各轴上的故障各有不同的频率。目前的频谱分析一般采用一个采样频率，如果采样频率满足轴转动一圈正好2^M(M为正整数，一般M>＝8)整数倍采样，可以解决一个轴的频谱混叠问题，得到一个轴故障的尖锐故障信号，而其它轴由于无法同时满足2^M整数倍采样的要求，必然产生频谱混叠现象，导致谱线模糊，难以准确判断故障。

发明内容

本发明提出一种机械传动振动频谱去混叠技术，即每个轴都安装一套编码器，由编码器保证相应轴的一圈2^M整数倍采样。

利用计算机控制各个轴上的编码器信号分时共用一套数据采集板卡，编码器信号触发数据采集板卡采集满足相应轴2^M整数倍采样的振动信号，然后分别进行频谱分析。

每个轴的编码器信号触发数据采集板卡进行数据采集，相应轴的振动信号都分别满足转动一圈正好2^M(M为正整数，一般M>＝8)整数倍采样，并且都传给一个计算机进行频谱分析，得到每个轴故障的相应尖锐峰值信号图谱，而忽略模糊峰值信号。

依次按控制顺序对所有轴采样、频谱分析、计算尖锐峰去掉非尖锐峰，得到所有轴的尖锐频谱，所有轴尖锐频谱合成系统故障预测与诊断去混叠频谱。

附图说明

图1为去混叠技术流程示意图。

图2为去混叠技术应用流程示意图。

图3为合成去混叠频谱图的过程示意图。

具体实施方式

依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质性精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明振动频谱去混叠技术的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。

本发明中的频谱分析，包括但不限于FFT、快速FFT、阶比谱、倒频谱等常用频谱分析方法。