[发明专利]一种基于阶次边带乘积谱的齿轮健康监测指标构造方法

权利要求书

1.一种基于阶次边带乘积谱的齿轮健康监测指标构造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，采集得到齿轮传动振动加速度信号序列v(n)以及齿轮传动轴的转速脉冲信号序列p(n)；

步骤二，通过设定脉冲阈值T，提取转速脉冲信号序列中的脉冲沿所对应的时刻，脉冲沿计存方式包括上升沿和下降沿两种，具体计算公式如下：

tp_upper(n)＝(i+1)/Fs

s.t.p(i)＜Tp(i+1)＞＝T，i＝1，2，3，…，N’

tp_lower(n)＝(i+1)/Fs

s.t.p(i)＞Tp(i+1)＜＝T，i＝1，2，3，…，N°

上述公式中，tp_upper(n)和tp_lower(n)分别代表计算得到的上升沿和下降沿脉冲时刻序列，Fs表示信号采样频率，N为转速脉冲信号序列的总点数，并利用计存的脉冲时刻序列对振动加速度信号序列v(n)进行键相截齐，得到经键相截齐后的振动加速度信号序列v_c(n)；

步骤三，根据脉冲时刻序列的总点数计算脉冲时刻转轴转过的弧度，Ap＝L×2π/ppr，其中Ap代表脉冲时刻内转轴转过的弧度，L为脉冲时刻序列总点数，ppr代表每转一圈所产生的脉冲个数；在[0，Ap]区间内，按照Δθ进行等角度间隔划分，生成重采样弧度序列AngArr(n)，其中Δθ＝π/order，order＝2×km×om，order代表最大可分辨阶次，km和om分别代表待计算啮合阶次阶数和啮合阶次；

步骤四，对脉冲时刻序列进行归零化处理，即对脉冲时刻序列中所有时刻对应的值减去序列中第一个时刻对应的值，并根据脉冲时刻序列总点数L计算脉冲时刻对应的弧度序列，即脉冲弧度序列AngP(n)，AngP(n)＝(0∶1：L-1)×2π/ppr；

步骤五，使用线性内插技术，根据已知的脉冲时刻序列tp(n)、脉冲弧度序列AngP(n)和重采样弧度序列AngArr(n)，按下述原理公式计算重采样时刻序列tang(n)，

式中Num表示插值后重采样时刻序列的总点数，tang(1)＝tp(1)，tang(Num)＝tp(Num)；

步骤六，根据步骤二得到的振动加速度信号序列vc(n)，利用采样频率Fs计算对应的时刻序列tc(n)，tc(n)＝(0：1：length(vc(n))-1)/Fs，式中length(·)表示求长度运算符，进而利用vc(n)、tc(n)和tang(n)根据步骤五中的线性内插技术原理求得等角度间隔重采样之后的重采样信号序列va(n)；

步骤七，对步骤六中得到的重采样信号序列va(n)，根据下述公式执行离散傅里叶变换，式中O(k)即为所求阶次谱序列；

步骤八，从阶次谱序列当中提取各阶啮合阶次及两侧边带，进行加权求和并翻转；

步骤九，利用步骤八得到的单边加权和序列进行乘积谱运算，即阶次边带乘积谱技术，计算方法如下：

式中OSPS(k)即为所求阶次边带乘积谱；

步骤十，使用步骤九求得的阶次边带乘积谱构造齿轮健康监测指标，其计算公式如下：

CI＝log₂(1+sum(OSPS_win))，

上述公式中，CI表示构造的齿轮健康监测指标，OSPS_win表示阶次边带乘积谱中使用矩形窗截取的一段，α表示阶次系数，O_f表示待监测故障阶次，sum(·)表示累加求和运算符；

步骤十一，使用基于数据驱动的统计学习方法，设定齿轮健康监测指标报警阈值。