[发明专利]基于振动时频图像处理的转子匀转速与变转速判定方法

权利要求书

1.一种基于振动时频图像处理的转子匀转速与变转速判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、采集振动信号并预处理；

(1.1)、采集卡以采样频率f_s采集待测设备的振动信号s(t)＝A(t)e^iθ(t)，其中，t表示采样时间，A(t)表示振动信号的幅度，θ(t)表示振动信号的相位；

(1.2)、计算振动信号s(t)的频率

(1.3)、对振动信号s(t)进行低通滤波处理，去除f＞f_m的高频噪声，f_m表示振动信号的实际最高频率；

(1.4)、对滤波后的振动信号进行降采样，使得其中，表示降采样后的采样频率，得到预处理后的振动信号其中，分别表示预处理后振动信号的幅度和相位；(2)、对振动信号进行时频分析；

(2.1)、对振动信号进行短时傅里叶变换；

其中，G(t,w)表示短时傅里叶变换表达式，g(·)表示窗函数，w表示频率，u与t均表示时间；

(2.2)、对中的幅度和相位在t时刻进行泰勒展开，令则可得其中，表示相位的一阶导数；

(2.3)、将代入至短时傅里叶变换表达式G(t,w)，得：

(2.4)、对G(t,w)在时间上进行求导，得到：

由此可得瞬时频率的估计值为:

(2.5)、根据短时傅里叶变换G(t,w)计算多次同步压缩变换，得到时频域；

...

其中，T^N(t,η)表示第N次同步压缩变换，η表示通过多次同步压缩重排后的频率；

(3)、在时频域上进行转子匀转速与变转速的判定；

(3.1)、将时频域的彩色图像转换为灰度图像，再对灰度图像进行Canny边缘检测，当检测到灰度图的边缘像素点时，其灰度值记为1，在其他区域的像素点的灰度值记为0，从而得到边缘检测图像；

(3.2)、通过霍夫变换判定转子匀转速与变转速；

对边缘检测图像中的每个像素点进行霍夫变换，从而将每个像素点对应在极坐标下的一条直线，然后取极坐标下相交直线最多的3个交点，对应的极坐标记为(ρ₁,ψ₁)、(ρ₂,ψ₂)、(ρ₃,ψ₃)，若这三个交点的坐标相同且ψ的绝对值等于90度，则判定为匀转速情况；若三个交点的坐标不同或ψ的绝对值不为90度，则判定为变转速情况。