[发明专利]一种轴承振动噪声检测方法

权利要求书

1.一种轴承振动噪声检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对轴承进行振动与噪声测量，并进行数据预处理，实现对轴承振动噪声信号的收集与降噪等处理；

步骤2：小波包函数和小波包分解层数的选取：根据待测轴承振动噪声信号的特点选择合适的小波包函数和小波包分解层数以对信号进行小波包分解；

步骤3：对小波包分解底层节点按照频率递增的顺序进行重新排列，计算各个频段能量在总能量中所占的比例，并绘制小波包能量谱；

步骤4：小波包重构：将未达到设定阈值的小波包空间系数置为零，对保留的小波包空间进行重构；

步骤5：波纹度和轴承各零件的振动特征频率分析与重构信号频谱分析，实现对振动与噪声源零件的识别。

2.根据权利要求1所述的一种轴承振动噪声检测方法，其特征在于，所述步骤2实现方法如下：

根据被测轴承振动与噪声信号S(x)的特点，结合小波包函数的性质，选择具有较好对称性和正则性的小波包函数，可减少重构信号时在某些水平方向的相位失真；待检测轴承的振动信号一般是使用多通道数据记录仪收集的，根据单位时间内从连续信号中提取并组成离散信号的采样频率mHz，结合采样定理，得到振动信号的最大分辨率为m/2Hz，可表征信号在该频率范围内的所有信息，根据待检测信号的频谱范围，选择对振动信号进行层数为a的小波包分解，在底层有2^a个小波包节点，对应小波包分解产生的2^a个正交小波包空间，也就是将0~m/2Hz范围的频率划分为2^a个频率区间，而每一个频率区间的长度为m/2^a+1 Hz。

3.根据权利要求1所述的一种轴承振动噪声检测方法，其特征在于，所述步骤3小波包能量谱计算方法如下：

获取经过小波包分解后底层出现的2ⁿ个节点的系数，为解决底层节点对应频段顺序排列混乱的问题，对节点顺序进行重新编码排序，使其按照频率递增的顺序重新排列，以便更好的观测被测信号的性质；

获取小波包分解后底层每一频段的小波包系数W_i，i∈Z，然后利用二范数，对小波包分解各个频段的能量E_i进行计算：

#(1)

待测轴承信号的总能量E_t为：

#(2)

然后求取每个频段能量所占总能量的比例P_i，其表达式为：

#(3)

经过重排序的小波包能量谱序列可以描述该频率范围内振动信号的周期性、平稳性和非平稳性等特点，各个频段能量所占的比例可以描述为轴承振动的剧烈程度，将按照频率递增的顺序排列的各个小波包空间作为横轴，将各个小波包空间能量所占总能量的比例作为纵轴，绘制小波包能量谱。

4.根据权利要求1所述的一种轴承振动噪声检测方法，其特征在于，所述步骤4实现方法如下：

通过阈值处理，设定能量阈值，在能量阈值以上的小波包能量谱空间所代表的频段对轴承振动噪声贡献较大，将符合能量阈值要求的小波包能量谱空间作为研究对象，保留在能量阈值以上的小波包能量谱空间的系数序列，将其他空间的系数置为零，对小波包空间进行重构，可以得到，具有较高信噪比的对轴承振动噪声贡献较大的重构信号。

5.根据权利要求1所述的一种轴承振动噪声检测方法，其特征在于，所述步骤5实现方法如下：

通过波纹度及轴承各零件振动特征频率分析与对轴承内外圈旋转频率和滚动体通过轴承内外滚道一点的频率的分析计算，得出轴承各零件振动特征频率和波纹度激励产生的振动特征频率与波纹度之间的关系；通过频谱分析，将重构信号的频谱幅值由大到小排列，通过设定频率阈值，将频率阈值以上的实验频率值作为主要研究对象，并以该实验频率为基准，寻找与其相对应的误差在±eHz由波纹度导致的激振特征频率的值，以确定轴承振动噪声源零件。