[发明专利]一种基于EMD和Teager算子的变负荷活塞式发动机冲击特征提取方法

摘要

本发明涉及一种基于EMD和Teager算子的变负荷活塞式发动机冲击特征提取方法，首先针对发动机气缸振动冲击信号利用EMD与teager算子进行处理，获得重构后的振动波形；然后，针对发动机存在的变负荷工况，利用信号数据变化率提取正常工况下的冲击判断门限值，解决了以往单一固定阈值识别冲击受负荷影响大，存在偏差的问题；最后，利用发动机振动信号按照固定相位分布的特点，将振动信号进行分段处理，利用每段的冲击峰值与冲击判断门限进行对比，有效识别整周期冲击次数，可用于发动机气门、撞缸、连杆断裂等冲击类故障判断报警。

主权项

1.一种基于EMD和Teager算子的变负荷活塞式发动机冲击特征提取方法，该方法采用EMD和Teager算子对变负荷工况下发动机振动信号进行处理，提取冲击信号特征；该方法特征在于包括以下步骤：1)发动机气缸数量为I，发动机每个气缸的整周期振动信号记为V(i,j)，i代表气缸数，j代表波形采样点数，总数记为J；若发动机为四冲程，则V(i,j)采集曲轴转动720度的振动波形，若发动机为二冲程，则V(i,j)采集曲轴转动360度的振动波形，保证信号V(i,j)与发动机工作周期一致；2)对V(i,j)进行EMD分解，得到各阶IMF分量，第i个气缸的第k阶IMF分量记为M(i,j,k)；计算各阶IMF分量M(i,j,k)与原振动信号V(i,j)的相关系数R(i,k)，取R(i,k)≥0.5的所有IMF分量，重构信号得到V'(i,j)；3)对重构信号V'(i,j)求Teager峰值，得到经过Teager算子运算后的信号VV(i,j)；4)当发动机为四冲程时，对信号VV(i,j)均分为72段，当发动机为二冲程时，对信号VV(i,j)均分为36段，提取每段中的最大值作为该段的振动峰值，记为F(i,m)，当发动机为四冲程时m＝1,2,3…72，当发动机为二冲程时m＝1,2,3…36；5)利用发动机正常状态下整周期振动信号VV(i,j)提取冲击特征判断门限值S(i)，用于对其他未知状态的数据进行判断；6)对步骤4)中提取的振动峰值F(i,m)，与步骤5)中提取的门限值S(i)进行比较，当F(i,m)大于或等于S(i)时，令F(i,m)＝1，当F(i,m)小于S(i)时，令F(i,m)＝0；对第i个气缸的F(i,m)进行求和，得到第i个气缸振动波形V(i,j)的冲击次数当发动机为四冲程时n＝72，当发动机为二冲程时n＝36；7)对四冲程发动机，当Z(i)大于等于24时，认为发动机第i个气缸存在异常冲击，需对气缸部件进行检修；对二冲程发动机，当Z(i)大于等于12，认为发动机第i个气缸存在异常冲击，需对气缸部件进行检修。