EMD故障诊断与激光测振技术的研究与应用.pdfVIP

昼应用技术 EMD故障诊断与激光测振技术的研究与应用木 张深逢 程晓萍2 陈士钊 叶岗 宋云峰 (1．宁波舜宇智能科技有限公司 2．华北水利水电大学) 摘要：介绍了经验模态分解故障诊断方法，该方法统一了瞬时频率的概念，产生时频域分析方法一本征模 态函数，可以突出局部数据特征，提取更准确、更有效的原始信号特征信息，并经过分解，提炼出有效时域信号， 对其进行 Hilbert．Huang变换，实现信号在频域中的再分析：提出的激光多普勒测振技术，具有抗干扰、高分辨 率、高精度、非接触式的振动优点。通过激光测振仪采集数控机床齿轮振动信号，并借助经验模态分解方法，诊 断出轴承与轴瓦之间存在着频率为33-3Hz的周期性摩擦现象，从而证明了EMD能从大量的非线性、非平稳信 号中提取振动特征信息和相关的模态参数，是一种非线性、非平稳等时变信号处理方法。 关键词 ：经验模态分解；时频域联合分析；故障诊断；激光多普勒 运用于滚子轴承的故障诊断中，检测滚子轴承受力不 0 引言 均导致轴承和轴瓦周期性摩擦的冲击故障 【-4]：LiuB 在机械运行状态监测、振动分析和故障诊断过程 等人将EMD应用于齿轮箱的故障诊断中，检测出齿 中，存在大量的非线性、非平稳信号。傅里叶变换 (fast 轮啮合出现周期性噪声的原因是其中一个齿轮出现 fouriertransform，FFT)、时频域分析 (wigner-ville 轻微裂纹[53。 distrbution，、 厂I))和小波分析等信号分析方法，虽 本文通过激光测振仪采集数控机床齿轮振动信 然给出时变性的描述，但对于出现瞬时频率的局域性 号，借助经验模态分解方法，诊断出轴承与轴瓦之间 信号，则无法满足功能需求。 存在着频率为 33_3Hz的周期性摩擦现象，验证了 美国宇航局No~enE．Huang于1998年提出经验 EMD分解法在诊断摩擦故障方面的优越性。 模态分解 (empiricalmodedecomposition，EMD)方 l 经验模态分析理论 法，它是一种时频域分析方法，是指将一个复杂时间 序列信号分解为有限个不同时间尺度的本征模态函 1．1 Hilbert．Huang变换分析 数 (intrinsicmodefunction， )之和，每个本征模 经验模态分解可以获取原始信号的本征模态函 态函数所包含的频率成分都与信号的分析频率有关， 数 IMF，这些 IMF是一系列相互关联的时域信号， 而且随着复杂时间序列信号的变化而变化。经验模态 要从中获取频域中的信息，需要对本征模态进行数据 分解方法的提出，统一了瞬时频率概念，并且产生以 处理，Hilbert变换是一种最常用的方法。 时域基本信号为基础的新时频域分析方法一基本模 Hilbert变换是信号分析中的重要工具，对任意给 式分量的概念，突出了数据局部特征，可以提取更准 定信号 (f)，其Hilbert变换y(t)定义为 确、更有效的原信号的特征信息。 目前，经验模态分解应用广泛，如HuangNE等 )=』二