[发明专利]基于稀疏分段拟合与积分逼近的无转速计阶比分析方法

摘要

本发明公开了一种基于稀疏分段拟合与积分逼近的无转速计阶比分析方法。本发明对旋转机械壳体振动信号进行基于FRFT的改进多尺度线调频基稀疏信号分解，根据分解出啮合频率的动态时间支撑区对瞬时转频分段，在各分段内采用2阶多项式拟合转频曲线，根据拟合结果对各分段采用积分逼近方法代替方程求解，确定等角度重采样时刻，从而准确实现无转速计下旋转机械振动信号的阶比分析。本发明克服了传统阶比方法单个多项式整体拟合精度不高和方程求解困难、方程无解等因素影响阶比分析精度的问题，有效实现了无转速计条件下旋转机械振动信号的阶比分析，对旋转机械变转速工况状态监测和故障诊断具有现实的工程意义。

主权项

一种基于稀疏分段拟合与积分逼近的无转速计阶比分析方法，其特征是：对旋转机械壳体振动信号进行基于分数阶傅里叶变换的改进多尺度线调频基稀疏信号分解，根据分解啮合频率的动态时间支撑区对瞬时转频分段，在各分段内采用2阶多项式拟合转频曲线，根据拟合结果对各分段采用积分逼近方法代替求解方程，确定等角度重采样时刻，从而准确实现无转速计下旋转机械振动信号的阶比分析，具体步骤如下：(1)在旋转机械输出轴轴承座径向位置安装振动传感器；(2)在旋转机械变转速工况下，采集一定长度的振动信号，信号长度需覆盖整个变转速过程；(3)采用基于分数阶傅里叶变换的改进多尺度线调频基稀疏信号分解对振动信号进行分解，对分解出的啮合频率中间点进行三次样条插值，根据插值后的啮合频率计算瞬时转频；(4)根据啮合频率对应的动态时间支撑区I_i,i＝1,2,…NI，其中NI为分解频率对应的动态时间支撑区个数，对瞬时转频进行分段，并在各段内进行2多项式拟合，得出转频分段函数f_i(t)；(5)确定最大分析阶次O_max，计算等角度采样间隔Δθ≤π/O_max；(6)计算区间I_i内等角度重采样后数据点数N_θi；(7)积分逼近求解等角度重采样时刻(8)根据T_n对振动信号进行插值，实现等角度重采样，对等角度重采样后信号进行快速傅里叶变换，得到基于稀疏分段拟合与积分逼近的无转速计阶比谱。