[发明专利]双层滑移窗相关峭度的航空发动机试验数据故障检测方法

权利要求书

1.一种双层滑移窗相关峭度的航空发动机试验数据故障检测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采集航空发动机滚动轴承运行过程中振动信号x(n),n＝1,2,…,M，其中M为信号序列长度；计算滚动轴承各组件故障冲击间隔的采样点数T_si，T_si对应着滚动轴承的不同组件故障模式：

T_si＝round[T_i·f_s],i＝1,2,3,4

式中：round[·]为取整函数，f_s为采样频率，T_i为滚动轴承各组件故障冲击时间间隔、即为各组件故障特征频率的倒数，表示为T_i＝1/f_si，其中f_si为滚动轴承各组件的故障特征频率；

步骤2：采用经验小波变换将轴承振动测试信号x(n)的频谱划分为中心频率、相互正交的子频带；再采用经验小波逆变换重构各子频带信号，表示为其中为k子频带序号，N为子频带的个数；

再由子频带信号构造经验小波变换冗余层信号，表示为其中，k为子频带序号，j为经验小波变换冗余层序号；

步骤3：计算经验小波变换冗余层信号与轴承各组件故障模式的相关峭度指标，表示为：

其中，n是信号的序号。对间隔为T_si的周期性冲击信号敏感，用于表征信号中特定故障成分丰富度的指标；

选择不同的轴承组件故障模式i＝1,2,3,4，建立基于经验小波变换的相关峭度图；

针对不同的轴承组件故障模式i＝1,2,3,4，选择其相关峭度图中最大值对应的信号，为该故障模式敏感层信号，表示为y_i(n),n＝1,2,…,M：

式中，max(·)为取最大值函数，arg max(·)为取最大值对应的参数值；

步骤4：对各故障模式敏感层信号y_i(n),i＝1,2,3,4进行双层滑移窗相关峭度操作，得到不同模式故障特征分离与增强的信号y_i,TLSCK(n),i＝1,2,3,4，过程为：

a.对故障模式敏感层信号y_i(n)，计算其单层滑移窗相关峭度：

其中，SCK(·)为本发明定义的滑移窗相关峭度算子；y_i,SCK(n)为以y_i(n)为中心、2T_si为窗口宽度的相关峭度，且y_i,SCK(n)信号序列长度与y_i(n)相同；

b.将y_i,SCK(n)作为滑移窗相关峭度算子输入信号，得到y_i(n)的双层滑移窗相关峭度y_i,TLSCK(n)：

y_i,TLSCK(n)＝SCK(y_i,SCK(n),n,T_si)；

步骤5：对双层滑移窗相关峭度输出信号y_i,TLSCK(n)进行包络谱分析，如果双层滑移窗相关峭度输出信号的包络谱中存在该故障类型的故障特征频率f_si及其谐波分量，则测试轴承存在该故障类型；如果包络谱中不存在该故障类型对应的故障特征频率f_si及其谐波分量，则测试轴承不存在该故障类型；存在故障类型的数量等于轴承发生故障的组件数量。

2.根据权利要求1所述双层滑移窗相关峭度的航空发动机试验数据故障检测方法，其特征在于：所述的步骤2具体过程如下：

2.1)对轴承振动测试信号x(n)进行傅里叶变换，得到振动信号频谱X(ω)；

2.2)采用尺度-空间划分方法得到频谱X(ω)的连续尺度-空间分布图，以连续尺度-空间分布图上局部极大值点对应的频率为频率边界，通过经验小波变换将X(ω)划分为正交的频域子频带；

2.3)将频域子频带通过经验小波逆变换重构为时域子频带信号其中为k子频带序号，N为子频带的个数；

2.4)由子频带信号构造经验小波变换冗余层信号

其中，j为冗余层序号。本质上是从所在的子频带开始，连续j个子频带组合的滤波信号；因此，体现了原始信号频谱冗余的划分方式，包括了对频谱主要频率分量所有可能的划分区间。