[发明专利]一种电机振动检测与诊断方法

权利要求书

1.一种电机振动检测与诊断方法，用于通过无线振动传感器对电机进行振动检测，所述无线振动传感器安装在电机的轴承上，其中，所述无线振动传感器包括：

霍尔元件，用于检测电机的转速；

三轴加速度传感器，用于检测轴承处振动加速度的原始值；

微处理器，具有数据采集、存储与数据计算功能，分别与霍尔元件和三轴加速度传感器相连接，用于根据电机的转速计算得到电机的实时频率，并采集和存储三轴加速度传感器检测出的加速度瞬时值；

无线通讯模块，与微处理器相连接，用于将微处理器中的数据传输至监控端；

电源模块，分别与微处理器、霍尔元件和三轴加速度传感器相连接，用于供电；

其特征在于：电机振动检测与诊断方法包括以下步骤：

步骤1、对无线振动传感器进行初始校正；

步骤2、利用霍尔元件获取电机转速，通过微处理器计算电机的实时频率并进行存储，再根据电机的实时频率调整三轴加速度传感器的采样频率；

步骤3、利用步骤2中三轴加速度传感器调整后的采样频率采集整周期的数据序列x(n)，并将采集的数据序列保存在微处理器中，该数据序列x(n)为电机振动的加速度序列，其中，x(n)＝f(n)+q(n)，f(n)为电机的原始振动加速度序列，q(n)为噪声信号，n为时间序列；

步骤4、通过霍尔元件获取电机转速，在微处理器中通过查表的方式获取电机在不同转速下对应采样频率的带通滤波参数，并利用带通滤波器滤除电机振动的加速度序列x(n)中的噪声信号，得到第一次去噪后的加速度序列

步骤5、利用滑窗均值滤波器对步骤4中第一次去噪后的加速度序列进行再次滤波，获得第二次去噪后的加速度序列

步骤6、分别利用改进梯度积分方法对步骤5中第二次去噪后的加速度序列进行一次数值积分和二次数值积分，依次得到速度序列v(n)和位移序列s(n)；

速度序列v(n)的计算公式为：

其中，v(n+1)为第n+1时刻的速度序列，v(n)为第n时刻的速度序列，c为采样周期值，为第n-1时刻的第二次去噪后的加速度序列，为第n时刻的第二次去噪后的加速度序列，为第n+1时刻的第二次去噪后的加速度序列，为第n+2时刻的第二次去噪后的加速度序列；

位移序列s(n)的计算公式为：

其中，s(n+1)为第n+1时刻的位移序列，s(n)为第n时刻的位移序列，k_v1＝v(n)，k_v4＝v(n+1)；v(n-1)为第n-1时刻的速度序列，v(n+1)为第n+1时刻的速度序列，v(n+2)为第n+2时刻的速度序列；

步骤7、分别计算出第二次去噪后的加速度序列的峰值、速度序列v(n)的有效值以及位移序列s(n)的峰峰值；

步骤8、判断步骤7中计算出的第二次去噪后的加速度序列的峰值、速度序列v(n)的有效值或位移序列s(n)的峰峰值中的任一数值是否超过各自设定的安全阈值，如是，则通过微处理器对第二次去噪后的加速度序列进行傅里叶变换，得到包含有倍频信息的加速度频谱，并将加速度频谱中的倍频信息保存到微处理器的内存中，并转入步骤9；如否，发送检测结果，并转入步骤10；

步骤9、将微处理器内存中的数据通过无线通讯模块发送至监控端，并使用监控端接收到的倍频信息对电机进行故障诊断，得到检测与诊断结果，并转入步骤10；

步骤10、无线振动传感器进入待机模式，同时微处理器清空内存并将所有传感器设置为低功耗状态。

2.根据权利要求1所述的电机振动检测与诊断方法，其特征在于：所述步骤2中将三轴加速度传感器的采样频率结合实际电机转速动态设置成电机实时频率的整数倍。

3.根据权利要求1所述的电机振动检测与诊断方法，其特征在于：所述步骤4中第一次去噪后的加速度序列的计算公式为：

其中，α₁、α₂…α_a、α_a+1分别为滤波器的系数，a为滤波器的阶数，x(n)为第n时刻的电机振动加速度序列，x(n-1)为第n-1时刻的电机振动加速度序列、x(n-(a-1))为第n-(a-1)时刻的电机振动加速度序列、x(n-a)为第n-a时刻的电机振动加速度序列。