[发明专利]一种减速机齿轮故障振动检测系统及方法

权利要求书

1.一种减速机齿轮故障振动检测系统，其特征在于：包括采集模块、上位机、振动信号采集调理电路、差分及ADC采样电路和微控制器电路；

所述采集模块，用于采集减速机齿轮的振动信号，并传输至振动信号采集调理电路；

所述振动信号采集调理电路，用于对减速机齿轮的振动信号进行滤波处理，得到滤波后的单端振动信号，并将滤波后的单端振动信号传输至差分及ADC采样电路；

所述差分及ADC采样电路，用于将滤波后的单端振动信号转换成差分信号，并将差分信号转换为数字信号，再将数字信号发送至微控制器电路；

所述微控制器电路，用于将接收到的数字信号传输至上位机；以及用于接收来自上位机的故障诊断结果，并将故障诊断结果进行显示；

所述上位机，用于采用检测算法对接收到的数字信号进行减速机齿轮的故障诊断，得到故障诊断结果，并将该故障诊断结果下传至微控制器电路；

其中，所述的检测算法包括：

步骤1：获取来自微控制器电路的数字信号；

步骤2：将步骤1采集到的数字信号进行预处理，得到预处理后的振动信号；

步骤3：对预处理后的振动信号进行EMD分解，得到若干有效IMF分量；

步骤4：对若干有效IMF分量进行Hilbert变换，得到减速机齿轮当前状态对应的时频谱图；

步骤5：将步骤4得到的时频谱图输入至训练好的卷积神经网络中，得到故障诊断结果；

步骤6：将故障诊断结果下传至微控制器电路。

2.根据权利要求1所述的一种减速机齿轮故障振动检测系统，其特征在于：所述采集模块为IEPE加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种减速机齿轮故障振动检测系统，其特征在于：所述振动信号采集调理电路包括信号放大电路、分压电路、电压跟随器隔离两级电路和二阶滤波电路；

所述信号放大电路用于对采集到的减速机齿轮的振动信号进行放大；其输入端与采集模块连接，其输出端与分压电路的输入端连接；

所述分压电路用于通过对信号放大电路的输出信号进行分压来实现调节振动信号的幅度；其输出端与电压跟随器隔离两级电路的输入端连接；

所述电压跟随器隔离两级电路的输出端与二阶滤波电路连接；

所述二阶滤波电路用于去除工业现场的高频信号干扰，其输出端输出滤波后的单端振动信号。

4.根据权利要求3所述的一种减速机齿轮故障振动检测系统，其特征在于：所述信号放大电路包括第一运算放大器、第一电阻和第二电阻；第一电阻的一端与第一运算放大器的负输入端连接，第一电阻的另一端与第一运算放大器的输出端相连；第二电阻的一端接地，第二电阻的另一端与第一运算放大器的负输入端相连；采集到的减速机齿轮的振动信号输入至第一运算放大器的正输入端。

5.根据权利要求3所述的一种减速机齿轮故障振动检测系统，其特征在于：所述分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻；第一分压电阻的一端与信号放大电路的输出端相连，第一分压电阻与第二分压电阻串联后，第二分压电阻接地。

6.根据权利要求3所述的一种减速机齿轮故障振动检测系统，其特征在于：所述电压跟随器隔离两级电路包括第二运算放大器；分压电路的输出端与第二运算放大器的正输入端连接，第二运算放大器的负输入端与第二运算放大器的输出端相连。

7.根据权利要求3所述的一种减速机齿轮故障振动检测系统，其特征在于：所述二阶滤波电路包括第三运算放大器、第五电阻、第六电阻、第一电容和第二电容；第五电阻的一端与电压跟随器隔离两级电路的输出端相连，第五电阻与第六电阻串联后接入第三运算放大器的正输入端，第一电容的一端与第五电阻的另一端连接，第一电容的另一端与第三运算放大器的输出端相连，第二电容的一端接入第三运算放大器的正输入端，第二电容的另一端接地；第三运算放大器的负输入端与第三运算放大器的输出端相连。