[发明专利]基于振荡共振理论的传动设备微弱故障检测方法

权利要求书

1.一种基于振荡共振理论的单一微弱故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获得原始信号，原始信号中包含了目标信号s(t)和背景噪声N(t)；

(2)通过频率转移和尺度变换方法的处理，将原始信号转换成小参数信号，频率小于1Hz的信号；

(3)将上一步得到的小参数信号注入幅值为B、频率为F的高频正弦干涉信号I(t)，将混入高频正弦干涉信号I(t)的小参数信号记作y(t)；

(4)将上一步得到的小参数信号y(t)导入到一个过阻尼双稳态系统中，过阻尼双稳态系统的输出信号记作x(t)，输出信号x(t)通过快速傅里叶变换将输出信号x(t)转换为频域信号，根据四阶Runge-Kutta离散化方法进行计算离散化的输出信号x[n]，计算公式为：

上式中，k₁、k₂、k₃、k₄表示计算参数；a、b表示待优化的系统参数；y[n]表示小参数信号y(t)的离散化形式；h表示计算时间步长；

(5)将计算时间步长h用采样频率的倒数表示，仅对a、b采用果蝇优化算法进行优化，通过优化参数a、b达到优化过阻尼双稳态系统的输出的目的；

(6)将小参数信号y(t)导入优化后的过阻尼双稳态系统后得到的输出信号x(t)即为待检测的目标信号s(t)。

2.如权利要求1所述的一种基于振荡共振理论的单一微弱故障检测方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

首先使用高通滤波对原始信号进行处理，高通滤波的通带截止频率为F_p、阻带截止频率为F_s，再进行频率转移和频率尺度变换，频率转移的载频为f_c，频率尺度变化的尺度为R。

3.如权利要求1所述的一种基于振荡共振理论的单一微弱故障检测方法，其特征在于，所述果蝇优化算法的目标函数为最大化目标信号的信噪比，其中信噪比计算公式如下所示：

式中，AF是原始信号经过过阻尼双稳态系统之后的幅值，AF_T是目标信号经过过阻尼双稳态系统之后的幅值，SNR表示目标信号的信噪比。

4.一种基于振荡共振理论的多微弱故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)获得原始单通道信号，原始单通道信号中包含故障频率和严重的噪声；

(b)通过一系列的频率转移和尺度变换方法对原始单通道信号，其中，在频率转移和尺度变换方法中先用高通滤波对原始单通道信号进行处理，根据要检测信号的特点，选择高通滤波不同的通带截止频率F_p和阻带截止频率F_s，然后将从高通滤波器中输出的信号通过载频转换到基频带，最后将移频后的信号通过尺度变换将信号变成小于1Hz信号；

(c)利用非线性系统对上一步获得的信号进行处理，得到信号y_n(t)，将信号y_n(t)导入到多个阵列式高频正弦干涉ABSsVR中，然后将输出信号进行均值化和FFT处理，进而得到检测到的频率。