[发明专利]基于编码器多位转角信号的齿轮故障检测方法

权利要求书

1.基于编码器多位转角信号的齿轮故障检测方法，其特征在于，该检测方法具体步骤如下：

(1)安装编码器：分别在齿轮箱的输入和输出轴上安装轴角编码器，以提取齿轮箱系统的运行状态信号；

(2)信号采集：将齿轮箱通电，使齿轮箱的输入和输出轴带动编码器进行转动，以获得输入端周期性编码器转角电信号和输出端周期性编码器转角电信号；

(3)信号处理：利用采集卡对步骤(2)获取到的输入端周期性编码器转角电信号和输出端周期性编码器转角电信号进行增益放大和过滤处理，同时对增益放大和过滤处理后的输入端周期性编码器转角电信号和输出端周期性编码器转角电信号进行重采样；并利用A/D转换器对其进行数模转换，得到输入端周期性编码器转角数字信号和输出端周期性编码器转角数字信号；

(4)数据预处理：对输入端周期性编码器转角数字信号和输出端周期性编码器转角数字信号分别进行去均值处理；

(5)建立频谱图：利用上位机软件分别对输入端周期性编码器转角数字信号和输出端周期性编码器转角数字信号进行短时傅里叶变换，得到输入端频谱图和输出端频谱图；

(6)故障分析检测：根据频谱图进行频谱分析，若输入端频谱图和输出端频谱图的频率一致，则表示齿轮箱正常，若输入端频谱图和输出端频谱图的频率不一致，则视为齿轮箱故障。

2.根据权利要求1所述的基于编码器多位转角信号的齿轮故障检测方法，其特征在于，步骤(1)所述编码器具体为一种增量式光电轴角编码器；其主要由发光管、主轴、狭缝、码盘、接收管和输出电路构成；所述增量式光电轴角编码器用于测量转轴的角位移和直线位移，并将其转换成编码器转角电信号。

3.根据权利要求1所述的基于编码器多位转角信号的齿轮故障检测方法，其特征在于，所述采集卡包括有8路差分通道、滤波器和A/D转换器，所述8路差分通道用于将采集到输入端周期性编码器转角数字信号和输出端周期性编码器转角数字信号进行增益放大处理；所述滤波器用于将采集到输入端周期性编码器转角数字信号和输出端周期性编码器转角数字信号进行过滤和工频处理，消除传输过程中的各种噪声干扰；所述A/D转换器用于将经过增益和滤波处理后的输入端周期性编码器转角数字信号和输出端周期性编码器转角数字信号进行模数转换，得到输入端周期性编码器转角数字信号和输出端周期性编码器转角数字信号。

4.根据权利要求1所述的基于编码器多位转角信号的齿轮故障检测方法，其特征在于，步骤(4)所述去均值处理具体公式如下：

式中：Q_入(n)为预处理后的输入端周期性编码器转角数字信号；

X_入(n)为原始信号；

为原始信号值；

式中：Q_出(n)为预处理后的输出端周期性编码器转角数字信号；

X_出(n)为原始信号；

为原始信号值。

5.根据权利要求1所述的基于编码器多位转角信号的齿轮故障检测方法，其特征在于，所述上位机具体为PC端；所述上位机软件采用Labview软件。

6.根据权利要求1所述的基于编码器多位转角信号的齿轮故障检测方法，其特征在于，所述短时傅里叶变换公式如下：

式中：g(t-τ)表示对时域的限制；

e-j2πωft表示对频域的限制。