[发明专利]基于等角度双重采样的滚动轴承故障特征的提取方法

摘要

基于等角度双重采样的滚动轴承故障特征的提取方法，首先获取共振频带信号的包络信号，利用键相信号计算转速，通过设定阈值判断是否为平稳转速，对超过阈值范围的变转速信号，利用相位信息对其共振频带的包络信号进行一次等角度重采样，当转速波动不超过阈值时，将共振频带的包络信号认为是共振频带的等角度采样信号，并计算其包络信号；对等角度重采样信号进行二次窄带滤波，只保留感兴趣的特征阶次，并计算窄带信号的相位，利用计算出的相位对窄带信号进行第二次重采样，通过双重采样信号的包络阶次谱实现滚动轴承故障特征的提取；本发明能够明显抑制由于滚动体随机滑动产生的特征阶次的混叠现象，实现故障特征阶次能量的聚集，增强故障特征。

主权项

1.基于等角度双重采样的滚动轴承故障特征的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将振动加速度传感器吸附于被测试滚动轴承的轴承座上，进行高频采样，得到振动信号，并利用键相传感器同步采集键相信号；根据采样频率fs及轴承转速，截取一段时间内的振动信号作为原始信号y(t)，同时利用键相信号计算转速v(t)和相位ph(t)；步骤二，通过树状滤波器组对原始信号y(t)进行频带划分，得到窄带信号y_i(t)，以及窄带信号y_i(t)所对应的相位ph_i(t)，对窄带信号y_i(t)进行希尔伯特变换，得到包络信号y_h_i(t)，其中i为频带序号；根据窄带信号y_i(t)所对应的相位ph_i(t)对包络信号y_h_i(t)进行等角度重采样，得到重采样窄带信号ys_i(t)，对重采样窄带信号ys_i(t)进行傅里叶变换，得到各频带的包络阶次谱，并计算故障特征阶次的幅值信噪比指标，选择故障特征阶次的幅值信噪比指标最大的频带作为共振频带，其中，设故障特征阶次的j倍频幅值为A_j，信号噪声的标准差为δ，则故障特征阶次的幅值信噪比定义为：其中j＝1，2，3，……N，N取3～5；设置共振频带滤波器对原始信号的包络信号进行滤波，得到共振频带的包络信号Y(t)，依据原始信号y(t)对应的转速v(t)设定转速波动阈值，当转速波动超过阈值时，对共振频带的包络信号Y(t)进行等角度重采样，得到共振频带的等角度重采样信号ys(θ)，当转速波动不超过阈值时，将共振频带的包络信号Y(t)认为是共振频带的等角度采样信号ys(θ)，共振频带的等角度重采样信号ys(θ)的相位记为as(t)，对共振频带的等角度重采样信号ys(θ)进行傅里叶变换得到共振频带信号的包络阶次谱；步骤三：依据共振频带信号的包络阶次谱，设置窄带滤波器，对共振频带的等角度重采样信号ys(θ)进行二次窄带滤波，保留故障特征阶次，得到二次窄带滤波信号ysh(θ)，并计算二次窄带滤波信号ysh(θ)的相位phs(t)；步骤四：依据二次窄带滤波信号ysh(θ)的相位phs(t)对共振频带的等角度重采样信号ys(θ)进行第二次重采样，得到第二次重采样信号yss(θ)，重采样的采样间隔为Mphs，Mphs＝∑(phs_i(t)‑phs_i‑1(t))/(N‑1)，i＝2，3，4……N，其中N为phs(t)的数据长度；步骤五：对第二次重采样信号yss(θ)进行傅里叶变换，得到双重采样信号的包络阶次谱，实现故障特征的准确提取。