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湖南大学故障诊断资料 整理 By2013级机械工程 吴永强 版面 国服第一豹女 时域分析 时域参数只考虑了信号的幅值特征,而与信号的时序无关。而时域分析的重要特点是信号的时序，在时域信号中提取信号特征的方法主要有相关分析、时序分析、时域平均等。 时间历程 描述信号随着时间的变化情况。 平均值 均方值用来描述信号的平均能量或平均功率 均方根值（RMS）为均方值的正平方根。是信号幅度最恰当的量度 方差表示信号偏离其均值的程度，是描述数据的动态分量 斜度反映随机信号的幅值概率密度函数对于纵坐标的不对称性 峭度对大幅值非常敏感。当其概率增加时，值将迅速增大，有利于探测奇异振动信号 信号的预处理： 预滤波 零均值化：消除数据中的直流分量 。 错点剔除：以标准差为基础的野点剔除法 消除趋势项 相关分析 自相关分析a=xcorr(x) 自相关函数描述一个时刻的信号与另一时刻信号之间的相互关系 工程上利用自相关函数检查混杂在随机噪声中有无周期性信号 互相关函数a=xcorr(x,y) 利用互相关函数所提供的延迟信号，可以研究信号传递通道和振源情况，也可以检测隐藏在外界噪声中的信号 回转机械和往复机械在运行过程中，反映其运行状态的各种信号是随机器运转而周期性重复的，其频率是机器回转频率的整倍数。这些信号又往往被伴随产生的噪声干扰，在噪声较强时，不但信号的时间历程显示不出规律性，而且由于常用的谱分析不能略去任何输入分量，在频谱图中这些周期分量很可能被淹没在噪声中。 时域平均是从噪声干扰的信号中提取周期性信号的过程，也称相干检波。以一定的周期为间隔去截取信号，然后将所截得的信号叠加后平均，消除信号中的非周期分量及随机干扰，保留确定的周期成分。时域平均按其选取平均周期的方法不同，可以分为时域同步平均、无时标时域平均。 时域同步平均可以消除与给定频率无关的信号分量，包括噪声和无关的周期信号，提取与给定频率有关的周期信号，因此能在噪声环境下工作，提高分析信噪比。 从傅氏变换的过程我们可以看出存在一些固有的缺陷，它影响了谱分析的精度，主要是：1）用矩形窗去截断采样信号，引起了频率泄漏，使得X(f)产生误差；（2）因数据长度有限，对应点数有限，使频率分辨率受到限制；（3）平稳随机信号的傅氏变换受到样本曲线随机性的影响，误差较大。常用的提高频谱分析精度的方法有：窗函数、频率细化、平均等。 倒谱可以剔除回声影响；2.消除信号传递通道的不同带来的影响；3.提取功率谱图上的周期分量，例如由于调制引起的边频分量。 全息谱实际上是对大机组回转机械，如透平压缩机，汽轮发电机组所采集的原始数据来进行融合的一种方法，在数据层将转子各轴承横断面的振动信息加以集成。它的特点就是充分地利用各频率分量下的幅值、频率和相位信息。 二、频域分析 1 自功率谱密度函数（自谱） 自功率谱描述了信号的频率结构，反映了振动能量在各个频率上的分布情况，因此在工程上应用十分广泛 2 互功率谱密度函数（互谱） 互谱不像自谱那样具有比较明显的物理意义，但它在频率域描述两个随机过程的相关性是有意义的。 3 频响函数 它是被测系统的动力特性在频域内的表现形式 4 相干函数 表示整个频段内响应和激励之间的相关性=0表示不相干，=1完全相干，即响应完全由激励引起，干扰为零。相干函数可以用来检验频响函数和互谱的测量精度和置信水平，也可以用来识别噪声的声源和非线性程度。一般认为相干值大于0.8时，频响函数的估计结果比较准确可靠。 5 倒频谱分析 z=rceps(y) 倒频谱变换是频域信号的傅里叶积分变换再变换。时域信号经过傅里叶变换可转换为频率函数或功率谱密度函数，如果频谱图上呈现出复杂的周期结构而难以分辨时，对功率谱密度取对数后，再进行一次傅里叶积分变换，可以使周期结构呈便于识别的谱线形式。 6 细化分析 czt 细化也称为带选傅里叶分析。其基本原理是对所需细化频段的信号进行频移，滤波，重采样处理，使该频段内的谱线变密 7 三分之一倍频程谱 将全频域按几何等比级数的间隔划分，使得中心频率fc取做带宽上、下限f1、f2的几何平均值，且带宽h＝f2－f1 总是和中心频率fc保持一常数关系，h＝v×fc。如果v等于根号二的倒数（0.707)，那么f2＝2f1，则定义这样的频率带宽叫倍频程带宽；如果v等于三倍根号二的倒数（0.236），那么h＝0.236fc，则定义这样的频率带宽为1/3倍频程带宽。 旋转机械的转子由于受材料的质量分布、加工误差、装配因素以及运行中的冲蚀和沉积等因素的影响，致使其质量中心与旋转中心 　① 时域波形为