[发明专利]一种基于复信号双边谱分析的旋转机械故障诊断方法

摘要

本发明涉及一种基于复信号双边谱分析的旋转机械故障诊断方法，该方法包括以下步骤：1)信号采集和预处理；2)复信号合成和分析；3)FFT变换及轴心轨迹合成。该方法不仅本质上和全息谱等价，而且比全息谱技术更简单有效，只需做一次FFT变换，一次谱校正，无需分别对X,Y方向分别分析；可以直接看出正进动，反进动圆参数，将bently公司的全谱技术直接体现出来；利用了全息谱技术和全矢谱技术所没利用到的负频率信息，使得故障参数的合成更加简单实用。通过对复信号做FFT变换，可以一次性得到X,Y方向信号的FFT变换，提高了运算速度，增强了信号分析的实时性，同时也使X,Y上的信号分析精度保持一致。

主权项

一种基于复信号双边谱分析的旋转机械故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：信号采集和预处理：采用同样规格的两个传感器，安装在相互垂直的两个方向上，分别为x方向和y方向，其安装条件，信号传输路径、采样频率和采样起始时间需保持一致；对x方向和y方向的信号进行信号预处理，加入汉宁窗，抑制干扰和噪声，提高频率辨识能力；步骤二：复信号合成和分析：旋转机械上每一质点的运动可以由一个复信号Z{n}＝X{n}+i*Y{n}来唯一表征其运动规律；若转子运动表示为：z＝x+i*y   (1)结合转子动力学模型，圆盘微分方程可表示为：$\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{z}+{\mathrm{\&omega;}}_n^{2}z=0---\left(2\right)$其解为：$z=B_1{e}^{i{\mathrm{\&omega;}}_{n}t}+B_2{e}^{-i{\mathrm{\&omega;}}_{n}t}---\left(3\right)$B₁,B₂都是复数，第一项是半径为|B₁|的反时针方向的运动，与转动角速度Ω同向，称为正进动；第二项是半径为|B₂|的顺时针方向的运动，与转动角速度Ω反向，称为反进动；圆盘中心的涡动就是这两种进动的合成，由于起始条件不同，圆盘中心的运动可能出现以下几种情况：①B₁≠0,B₂＝0；涡动为正进动，轨迹为圆，其半径为|B₁|；②B₁＝0,B₂≠0；涡动为反进动，轨迹为圆，其半径为|B₂|；③B₁＝B₂；轨迹为直线，做直线简谐运动；④B₁≠B₂；轨迹为椭圆，当|B₁|>|B₂|时，做正向涡动。当|B₁|<|B₂|时，做反向涡动；步骤三：FFT变换及轴心轨迹合成：轴心轨迹由B₁,B₂及±ω_n唯一确定，其中ω_n表示正进动频率，‑ω_n是反进动频率；对z进行FFT变换，确定B₁,B₂及±ω_n，由于ω_n有正负之分，所以称为双边谱；通过一次谱矫正就可以合成特定频率下的轴心轨迹，根据轴心轨迹就可以得到相应的故障参数。