[发明专利]基于小波包和Hilbert包络谱分析的设备故障特征提取方法

权利要求书

1.基于小波包和Hilbert包络谱分析的设备故障特征提取方法，其特征包括：

小波包分解对故障信号在全部的频带范围内进行正交分解，将第一次分解结果的高频部分和低频部分利用二抽取一运算，保留其偶数部分或者奇数部分(即每隔一个数保留一个)，在进行下一步分解时，不仅将低频部分进行分解，同时将高频部分进行分解，对分解结果仍采取二抽取一运算，无论在低频频段还是在高频频段都具有相同的时频分辨率，可以这种空间分解方式一直反复进行下去(当然分解次数应小于L，2^L＝N，N为原信号的长度)，信号被分解到相邻的不同频率段上，随着分解层数的增加，频率段划分越来越细。但是，和小波分解一样，经过每一层变换后的数据量减半，分解到j层时，j层中每一频率段的数据量是原来信号数据量的1/2^j。因此，越往下分解，各个频率段上的时域分辨率就越低。为了提高分辨率，可以采取下面信号重构的方法：如要观察信号某一频率段上的时域波形，那么保留这一频率段的数据，把其它频率段的数据置为零，再用重构式，把信号一层层进行重构。每一层重构完以后，所得到的数据量增加一倍。这样经过j层重构之后，就可以把这一频率段上信号的时域分辨率提高到原来信号的大小。也可以采用这种方法，把几个不同频率段上的信号合起来重构。如果把所有频率段上的信号合起来重构，就可以重构出原来的信号。

假设x(t)是连续的时间信号，则其Hilbert变换可以表示为：

其中x(t)通过滤波器后的输出是假设滤波器的单位脉冲响应可以表示为则可以表示为：

A(t)和分别表示为幅度和相位调制信息；f₀表示为载波频率。

信号x(t)的解析信号可以由x(t)和构成可以表示为：

信号的Hilbert包络可以定义为：

对信号做Hilbert包络分析可以等到信号的包络谱，Hilbert包络谱具有解调功能，可以对故障信号进行解调，同时利用Hilbert包络谱分析得到的结果比较清晰。