[发明专利]一种基于区间标准差结合频谱分析的振动数据清洗方法

权利要求书

1.一种基于区间标准差结合频谱分析的振动数据清洗方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、计算原始振动信号样本X的标准差

S2、根据设备转速、倍频、采样频率计算所述原始振动信号样本X的周期数据长度并划分区间组成数组，计算所述数组的均值和标准差，依据3σ准则判断所述原始振动信号样本X是否为异常样本，若判断为是则进行清洗，若判断为否则进入步骤S3；

将所述原始振动信号样本X分为K个区间:K＝L/N，得到样本X₁、X₂、…、X_K；

其中X₁＝[x₁，x₂，x₃，…，x_N]，X₂＝[x_N+1，x_N+2，x_N+3，…，x_2N]，X_K＝[x_K(N-1)+1，x_K(N-1)+2，x_K(N-1)+3，…，x_L]；

样本X₁、X₂、…、X_K的标准差分别为：

所述数组为：

步骤S2中判断所述原始振动信号X为异常样本的方法为：或者其中m为所述数组的均值，σ为所述数组的标准差。

S3、将所述原始振动信号样本X分为两组，分别转换为频谱；

所述原始振动信号样本X的分组方式为：按照采样点数量L平均分配成两个样本，得到X_Ⅰ＝[x₁，x₂，x₃，…，x_L/2]、X_Ⅱ＝[x_L/2+1，x_L/2+2，x_L/2+3，…，x_L]；

将X_Ⅰ和X_Ⅱ通过傅里叶变换分别转为频谱ft_X1,ft_X2；

所述傅里叶变换为离散傅里叶变换DFT；

S4、将所述频谱进行平滑消除噪声影响；

利用Savitzky–Golay滤波器对频谱ft_X1,ft_X2平滑消除噪声影响。

S5、对所述频谱进行相关分析得到相关系数，并判断所述相关系数是否小于阈值，若判断为是则所述原始振动信号样本X为异常样本，进行清洗；若判断为否则所述原始振动信号样本X为正常样本，保留；数据清洗完成；

所述相关系数为r(ft_X1,ft_X2)，所述阈值为ft_thres；

所述相关系数为r(ft_X1,ft_X2)的计算方法为：

其中，Cov(X_I，X_II)为样本X_Ⅰ和X_Ⅱ的协方差，Var(X_I)Car(X_II)为样本X_Ⅰ和X_Ⅱ的方差。

2.根据权利要求1所述的一种基于区间标准差结合频谱分析的振动数据清洗方法，其特征在于：

步骤S1中，所述原始振动信号样本X标准差为:

其中，所述原始振动信号样本X为[x₁，x₂，x₃，…，x_L]，L为所述原始振动信号样本X的采样点数量，为所述原始振动信号样本X的平均值。

3.根据权利要求2所述的一种基于区间标准差结合频谱分析的振动数据清洗方法，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的一种基于区间标准差结合频谱分析的振动数据清洗方法，其特征在于：步骤S2中，

所述原始振动信号样本X的周期数据长度为N：

N＝f₁/f；

其中f₁为采样频率，f为设备频率；

所述设备频率f为：

f＝kv/60，

其中，k为倍频，v为设备转速。