[发明专利]一种滚动轴承的冲击特征提取方法及装置

权利要求书

1.一种滚动轴承的冲击特征提取方法，其特征在于，所述方法，包括：

采集滚动轴承的原始振动信号；

利用VMD算法对所述原始振动信号进行分解，获得多个本征模式分量；

从所述多个本征模式分量中确定时频加权峭度最大值对应的本征模式分量作为最佳模式分量；

利用高阶频率加权能量算子对所述最佳模式分量进行解调，以提取所述原始震动信号中的周期性冲击特征。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承的冲击特征提取方法，其特征在于，所述利用VMD算法对所述原始振动信号进行分解，获得多个本征模式分量，具体包括：

根据惩罚因子与模态分量中心频率之间的映射关系，得到各模式分量最合适的惩罚因子；

基于所述最合适的惩罚因子，分别迭代更新模式分量、中心频率和拉格朗日乘子，采用能量损失系数和皮尔逊相关系数作为迭代终止条件，将所述原始振动信号分解为所述多个本征模式分量。

3.根据权利要求2所述的滚动轴承的冲击特征提取方法，其特征在于，所述能量损失系数根据如下公式计算得到：

式中，ξ为所述能量损失系数，f为所述原始振动信号，u_k为第k个模式分量。

4.根据权利要求2所述的滚动轴承的冲击特征提取方法，其特征在于，所述皮尔逊相关系数根据如下公式计算得到：

式中，r为所述皮尔逊相关系数，u_k为第k个模式分量，为第k个模式分量的均值，f为所述原始振动信号，为所述原始振动信号的均值。

5.根据权利要求2所述的滚动轴承的冲击特征提取方法，其特征在于，所述采用能量损失系数和皮尔逊相关系数作为迭代终止条件，具体包括：

当第k个模式分量的能量损失系数或皮尔逊相关系数达到对应的阈值时，停止迭代。

6.根据权利要求2所述的滚动轴承的冲击特征提取方法，其特征在于，所述各模式分量最合适的惩罚因子，具体根据如下公式得到：

式中，α_k为第k个模式分量的惩罚因子，f_kc为第k个模式分量的中心频率，f_s为信号采样频率。

7.根据权利要求1-6任一项所述的滚动轴承的冲击特征提取方法，其特征在于，所述从所述多个本征模式分量中确定时频加权峭度最大值对应的本征模式分量作为最佳模式分量，具体包括：

获得所述多个本征模式分量的时域谱峭度和包络谱峭度；

根据所述时域谱峭度和所述包络谱峭度，获得所述多个本征模式分量的时频加权峭度；

确定时频加权峭度最大值对应的本征模式分量作为所述最佳模式分量。

8.根据权利要求1-6任一项所述的滚动轴承的冲击特征提取方法，其特征在于，所述利用高阶频率加权能量算子对所述最佳模式分量进行解调，以提取所述原始震动信号中的周期性冲击特征，具体包括：

获得所述高阶频率加权能量算子的求导阶数m；

根据所述高阶频率加权能量算子的表达式，对所述最佳模式分量进行1至m阶解调，并绘制相应的能量谱；

基于所述能量谱提取所述原始震动信号中的周期性冲击特征。

9.根据权利要求8所述的滚动轴承的冲击特征提取方法，其特征在于，所述高阶频率加权能量算子的表达式，具体为：

ξ[f(t),i]＝S[fⁱ(t)]＝|fⁱ(t)+jH[fⁱ(t)]|²＝fⁱ(t)²+H[fⁱ(t)]²

式中，f(t)为所述最佳模式分量，ξ[f(t),i]为所述最佳模式分量的i阶频率加权能量算子，i∈[1,m]且为整数，fⁱ(t)为所述最佳模式分量的i阶导数，H[fⁱ(t)]为所述最佳模式分量的i阶导数的希尔伯特变换。

10.一种滚动轴承的冲击特征提取装置，其特征在于，所述装置，包括：

采集单元，用于采集滚动轴承的原始振动信号；

分解单元，用于利用VMD算法对所述原始振动信号进行分解，获得多个本征模式分量；

确定单元，用于从所述多个本征模式分量中确定时频加权峭度最大值对应的本征模式分量作为最佳模式分量；

提取单元，用于利用高阶频率加权能量算子对所述最佳模式分量进行解调，以提取所述原始震动信号中的周期性冲击特征。