[发明专利]利用振动信号对行星齿轮箱损伤进行早期检测的方法

说明书

一种利用振动信号对行星齿轮箱损伤进行早期检测的方法，包括：步骤S1：通过安装于行星齿轮箱外壳的加速度计获得健康状态下的振动信号s₀和待检状态下的振动信号s_u，得到降噪后健康状态和待检状态下的时域信号x₀和x_u；步骤S2：构建时域信号的自适应超完备冗余字典Ω₀；步骤S3：对时域信号x₀进行稀疏表示，得到标准稀疏表示系数向量δ₀(j)；步骤S4：对时域信号x_u进行稀疏表示，得到待检稀疏表示系数向量δ_u(j)；步骤S5：对标准稀疏表示系数向量δ₀和待检稀疏表示系数向量δ_u进行一致性检测，得到一致性检测值Z_0u；步骤S6：将一致性检测值Z_0u与预先设定的阈值Z_th进行比较，得到检测结果。本发明具有原理简单、操作简便、稳定可靠、精度高、适用于强干扰和复杂工况等优点。

技术领域

本发明主要涉及到行星齿轮箱变速箱状态监测与故障诊断技术领域，特指一种利用基于超完备稀疏表示的故障特征对行星齿轮箱进行早期故障检测的方法。

背景技术

现有技术中，一般采用安装于行星齿轮箱外壳体的加速度传感器采集振动信号，使用去均值、去趋势项、滤波、加窗与时域同步平均等方法对原始信号进行预处理，然后采用时域分析、频谱分析或时频分析等方法提取状态特征，利用历史经验数据确定状态特征的阈值，从而实现对行星齿轮箱的状态监测与损伤检测。

通常而言，行星齿轮箱上的加速度传感器需要监测从低速端到高速端诸多旋转部件的运行状态，因此设置较高的采样频率。这样一来，传感器所采集到的原始数据量就会非常巨大，加之工作环境中存在大量噪声及其他工频干扰，采用传统方法仅仅能够实现简单的在线监测功能，初步判断行星齿轮箱的基本状态，并且转速、扭矩等工况条件的变化，也会对传统的在线监测方法带来较高的虚警或误警，影响装备的正常运行。

因此，如何在严重的噪声背景下，从大量的原始数据中有效、稳定、可靠地检测出行星齿轮箱的微弱损伤，实现实时在线的损伤早期检测与故障精确诊断，便成为行星齿轮箱状态监测与故障诊断的关键问题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种稳定可靠、精度高、适用范围广、抗干扰能力强的利用振动信号对行星齿轮箱损伤进行早期检测的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种利用振动信号对行星齿轮箱损伤进行早期检测的方法，其包括：

步骤S1：通过安装于行星齿轮箱外壳的加速度计获得健康状态下的振动信号s₀和待检状态下的振动信号s_u，得到降噪后健康状态和待检状态下的时域信号x₀和x_u；

步骤S2：针对降噪后的健康时域信号x₀，利用K-奇异值分解法构建时域信号的自适应超完备冗余字典Ω₀；

步骤S3：使用所述超完备冗余字典Ω₀对时域信号x₀进行稀疏表示，得到标准稀疏表示系数向量δ₀(j)；

步骤S4：使用所述超完备冗余字典Ω₀对时域信号x_u进行稀疏表示，得到待检稀疏表示系数向量δ_u(j)；

步骤S5：对标准稀疏表示系数向量δ₀和待检稀疏表示系数向量δ_u进行一致性检测，得到一致性检测值Z_0u；