[发明专利]一种用于转子碰摩故障诊断的小波局部均值分解方法

摘要

本发明公开了一种用于转子碰摩故障诊断的小波局部均值分解方法，对局部均值分解产生的PF分量进行小波再分解，最终得到一系列的WPF分量和一个残余分量，用于缓解局部均值分解过程中的模态混淆现象，并将此方法用于转子的碰摩故障诊断。本发明能有效抑制模态混淆现象，提取转子故障特征，从而能更好地进行转子的碰摩故障诊断。此外，本发明还具有算法简单，程序运行时间短，自适应性较好等优点。

主权项

1.一种用于转子碰摩故障诊断的小波局部均值分解方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、搭建模拟转子碰摩故障实验台，利用位移传感器采集转子碰摩故障的振动信号x(t)；S2、对采集的振动信号x(t)进行局部均值分解，得到k个PF分量和一个残余分量uk(t)；步骤S2包括以下分步骤：S21、找到振动信号x(t)的所有局部极值点，求出任意两个相邻的局部极值点的平均值，将所有相邻局部极值点的平均值用直线连接，得到局部均值线段，然后采用滑动平均法进行平滑处理，得到局部均值函数m11(t)；S22、计算任意两个相邻局部极值点见得包络估计值，将所有相邻包络估计值用直线连接，得到包络估计线段，然后采用滑动平均法进行平滑处理，得到包络估计函数a11(t)；S23、将局部均值函数m11(t)从振动信号x(t)中分离出来，得到分离信号h11(t)；S24、用分离信号h11(t)除以包络估计函数a11(t)，对h11(t)进行解调，得到解调信号s11(t)；S25、判断s11(t)是否为纯调频信号，若是则进入步骤S26，否则用s11(t)代替x(t)，重复步骤S21-S24，迭代n次，直到s1n(t)为纯调频信号为止，进入步骤S26；S26、把迭代过程中产生的所有包络估计函数相乘，得到包络信号a1(t)；S27、将包络信号a1(t)和纯调频信号s1n(t)相乘，得到x(t)的第一个PF分量PF1(t)；S28、将PF1(t)从x(t)中分离出来，得到一个新的信号u1(t)，将u1(t)作为原始数据代替x(t)，重复步骤S21-S27，循环k次，直到uk(t)为一个单调函数为止，将初始振动信号x(t)分解为k个PF分量和一个残余分量uk(t)之和；S3、采用小波分解对所有的PF分量进行再分解与重构，得到k个WPF分量和一个残余分量vk(t)；步骤S3包括以下分步骤：S31、对PF1(t)进行若干层小波分解，得到一个小波低频分量和若干个小波高频分量；S32、剔除PF1(t)的小波低频分量，并把它给PF2(t)，PF1(t)剩余的信号为第一个WPF分量，记作WPF1(t)，PF2(t)获得PF1(t)的小波低频分量之后更新得到PF2*(t)；S33、用PF2*(t)替换PF1(t)，重复步骤S31-S32，直到获得PFk(t)的更新分量PFk*(t)；S34、对PFk*(t)进行若干层小波分解，得到一个小波低频分量和若干个小波高频分量，剔除PFk*(t)的小波低频分量，并把它给残余分量uk(t)，PFk*(t)的剩余信号为第k个WPF分量，记作WPFk(t)，残余分量uk(t)获得PFk*(t)的小波低频分量，得到残余分量vk(t)；S4、计算每一个WPF分量与初始振动信号x(t)的互相关系数，从所有的WPF分量中选三个连续WPF分量作为重要WPF分量，求出这三个重要WPF分量的包络信号；分别画出三个重要WPF分量的幅值谱和它们所对应的包络信号的幅值谱，并从中找到转子碰摩故障的特征频率。