[发明专利]一种信号处理装置及方法

说明书

本发明公开了一种信号处理装置，包括：传感器，用于接收的原始信号进行谐振后，生成输出信号；二次谐振处理模块，用于通过谐振器对输出信号进行谐振得到并输出二次谐振信号，以通过谐振器放大预设频率段的故障信号；谐振器的谐振频率小于传感器的谐振频率。通过二次谐振处理模块对经过传感器谐振的信号进行再次谐振、放大后进行输出，达到故障信号增强的目的。对信号实现双谐振，可以有效提取微弱机械故障信息，从而实现对故障信号增强并分离。本发明还提供了一种信号处理方法，同样具有上述有益效果。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种信号处理装置以及一种信号处理方法。

背景技术

信号分离与增强一直是信号处理中的最关键环节之一，常用的方法也较多，如：滤波、混沌振子、小波分析、随机共振，但现有的方法信号增强能力都有限，特别是当故障信号成分十分微弱时，即信噪比很低时，增强能力都有限。

目前在故障诊断领域，信号增强一般采用滤波的方法，即保留关心的频率成分内的信号，而对其他频率成分进行滤除，滤波可以是模拟滤波，也可以是数字滤波。此外，现有的信号增强方法大部分是对采集得到的数字信号进行再增强。但在机械故障诊断领域，经常会遇到如何有效提取故障微弱信号的情形，主要原因如下：

1)故障信号本身很微弱，如早期故障阶段，机械运转过程中，这些早期故障还足以严重影响机械运转，此时采用相应振动数据中对应的振动成分微弱。

2)信号传递路径长、传递过程中信号衰减大，这是由于振动传感器的测点需要选择在可以安装的合适位置，尽管在实际中都会尽量选择距离监测部件最近的位置，但由于结构因素，最终的测点都会距离监测部件有一定的距离，此时，当部件产生故障后，对应的异常振动信号被传感器采集到就需要经过一段路径，尤其这段路径中还存在筋板或薄壁结构时，其传递衰减较大。

3)常规振动、背景噪声振动大，导致故障信号淹没在噪声信号中，难以区分和分离。

因此，针对微弱信号的增强，利用常规的信号增强方法的提升效果十分有限，甚至不能达到任何增强的作用。现有信号增强技术还有一个缺陷，在故障诊断时，特别是旋转机械故障诊断，故障的频率，即故障周期出现频率一般较低，通常在几Hz到几百Hz范围内，容易与常规的正常信号频率区间重合，如与旋转机械转轴本身的转频、及其转速高阶等，这样又增加了后续信号分离与增强的难度。所以如何提供一种对故障信号增强并分离的技术方案是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种信号处理装置，可以对故障信号增强并分离；本发明还提供了一种信号处理方法，可以对故障信号增强并分离。

为解决上述技术问题，本发明提供一种信号处理装置，包括：

传感器，用于接收的原始信号进行谐振后，生成输出信号；

二次谐振处理模块，用于通过谐振器对所述输出信号进行谐振得到并输出二次谐振信号，以通过所述谐振器放大预设频率段的故障信号；所述谐振器的谐振频率小于所述传感器的谐振频率。

可选的，所述二次谐振处理模块包括：

电子谐振器，用于对所述输出信号进行谐振得到模拟的二次谐振信号；

模数转换单元，用于将模拟的所述二次谐振信号等效为数字信号输出。

可选的，所述二次谐振处理模块还包括连接于所述电子谐振器与所述模数转换单元之间的抗混滤波器；所述模数转换单元具体用于：

根据转速脉冲信号对经过所述抗混滤波器处理的二次谐振信号进行转速跟踪采样；所述抗混滤波器的频率小于所述模数转换单元的跟踪采样频率的一半。