[发明专利]一种基于重要信息重构的振动加速度信号分段积分方法有效

专利信息
申请号: 202011472767.6 申请日: 2020-12-15
公开(公告)号: CN112504441B 公开(公告)日: 2022-12-13
发明(设计)人: 徐红伟;李崇晟;吴涛;王智微 申请(专利权)人: 西安热工研究院有限公司
主分类号: G01H17/00 分类号: G01H17/00;G01M13/045
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 王晶
地址: 710032 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 重要 信息 振动 加速度 信号 分段 积分 方法
【说明书】:

一种基于重要信息重构的振动加速度信号分段积分方法,包括以下步骤;通过信噪阈值确定频域分段的临界点,以第Ⅰ类频率和第Ⅱ类频率的最大值为初始点正向探索,以频域幅值第一次小于信噪阈值的频率为临界点;通过混沌振子加入信号前后相平面轨迹混乱度的对比确定第Ⅱ类频率的存在与否;在小于临界点的低频段,通过拔尖筛选方法得到低频段所有大于信噪阈值的第Ⅲ类频率;校正已验核的第Ⅰ类、第Ⅱ类和低频段第Ⅲ类频率点的幅值和相位信息;根据已校正频率的幅值和相位重构低频段信号并积分;对大于等于临界点的高频段信号进行频域积分;将低频段积分结果与高频段积分结果合并。本发明实现了对三类监测频率集所属信号的重构和积分。

技术领域

本发明涉及振动信号处理技术领域,特别涉及一种基于重要信息重构的振动加速度信号分段积分方法。

背景技术

振动信号的测量装置包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器,但速度和位移传感器往往受到环境或安装条件的制约而使其使用受限,加速度传感器因其体积小、重量轻、安装便捷,得到了广泛的应用。但对于很多旋转机械而言,不仅需要获得振动加速度信号,速度或位移信号也相当重要,这就涉及到了由加速度信号获取速度或位移信号的一次或二次积分问题。

在加速度信号的软件积分领域,一般有两个大的方向,即时域积分和频域积分。时域积分主要通过梯形公式、辛普森公式等对去直流后的信号在时域进行数值积分,但结果受噪声和趋势项的影响很大,两次积分更导致了误差的累积。频域积分则先在频域将加速度频谱转化为速度或位移频谱,再通过傅里叶逆变换得到速度或位移频谱,但频域积分对低频分量尤为敏感,当低频噪声较为明显时,频域积分会将低频的噪声信号严重放大,甚至盖过中高频处的有用信号,导致积分后的信号几乎无法使用。除此之外,另有学者提出了针对故障转子系统的精确重构积分方法,对转频、倍频和分倍频的信号进行提取和积分,对于所提取的频率信号来说,积分结果较为准确,但这种方法一方面只针对转子系统,不涉及轴承的振动信息,另一方面,所提取的信号也极少,仅覆盖了转频、倍频、分倍频,为追求个别频率信号积分结果的准确,舍弃了过多的其他频率信号,其中不乏有助于振动分析和故障诊断的信号。

因此,有必要提供一种加速度信号软件积分方法,既能有效提升积分结果的准确性,又能尽可能多地涵盖原信号信息量,以避免有效信息的丢失。

发明内容

为了克服以上技术问题,本发明的目的在于提供一种基于重要信息重构的振动加速度信号分段积分方法,既能有效提升积分结果的准确性,又能尽可能多地涵盖原信号信息量,以避免有效信息的丢失,实现了对三类监测频率集所属信号的重构和积分。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案和本发明的有益效果是:

一种基于重要信息重构的振动加速度信号分段积分方法,包括以下步骤;

a)通过信噪阈值确定频域分段的临界点,以第Ⅰ类频率和第Ⅱ类频率的最大值为初始点正向探索,以频域幅值第一次小于信噪阈值的频率为临界点;

b)通过混沌振子加入信号前后相平面轨迹混乱度的对比确定第Ⅱ类频率的存在与否;

c)在小于临界点的低频段,通过拔尖筛选方法得到低频段所有大于信噪阈值的第Ⅲ类频率;

d)校正已验核的第Ⅰ类、第Ⅱ类和低频段第Ⅲ类频率点的幅值和相位信息;

e)根据已校正频率的幅值和相位重构低频段信号并积分;

f)对大于等于临界点的高频段信号进行频域积分;

g)将低频段积分结果与高频段积分结果合并。

进一步地,所述第Ⅰ类频率代表频率确定且幅值显著高于噪声的频率,如1-3倍频等;第Ⅱ类频率代表频率确定但不确定是否出现的频率,如滚动轴承的故障特征频率或某些高倍频分量;第Ⅲ类频率代表频率不确定且不确定是否出现的频率,如某些分倍频分量及其他未知频率分量。

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