Chapte02_故障诊断的信号处理方法.ppt

第二章 故障诊断的信号处理方法;本章学习要求 1、了解转子振型、轴颈涡动中心位置、波特图、奈奎斯 特图、三维坐标图、阶比谱分析。 2、理解信号的功率谱、细化谱、倒频谱、希尔伯特变换原理及结果的物理意义。 3、理解机械信号处理技术的物理意义、轴心轨迹图技术、 全息谱技术。 4、掌握振动监测的基本参数、时域指标、频域分析结果的 物理意义等。;2.1 信号的定义和分类;1、按信号随时间的变化规律分;2.1 信号的定义和分类;2.1 信号的定义和分类; 当信号 在 内满足下式（即平方可积）时： 则该信号的能量是有限的，称为能量（有限）信号。; 频域有限信号是指信号经过傅立叶变换，在频域内占据一定带宽，在带宽外恒等于0。例如，正弦信号、sinc(t)函数、带限白噪声等为时域无限、频域有限信号。 函数、白噪声、理想采样信号等，则为频域无限信号。;2.2.1 时域分解;2、脉冲分量 ;3、实部分量和虚部分量 ;4、正交函数分量 ;2.2.2 时域相关分析;1、相关的概念 ;2、相关函数 ;2、相关函数 ;3、相关分析的工程应用（测距） ;3、相关分析的工程应用（消除噪声求相位） ;2.2.3.1 有量纲指标;位移传感器测得的振动信号;2、均方值;4、方均根值;2.2.3.2 无量纲指标;4、裕度指标; 偏度指标反映振动信号的不对称性。表示信号概率密度函数的中心偏离标准正态分布的程度，反映信号幅值分布相对其理想均值的不对称性。 除有急回特性的机械设备外，如果存在着某一方向的摩擦或碰撞，就会造成振动波性的不对称，使偏度指标增大。; 峭度指标表示信号概率密度函数峰顶的陡峭程度，反映振动信号中的冲击特征（波形中的冲击分量的大小）。 峭度指标对信号中的冲击特征很敏感，正常情况下其值应该在3左右，如果这个值接近4或超过4，则说明机械的运动状况中存在冲击性振动。一般情况下是间隙过大、滑动副表面存在破碎等原因。; 参数指标诊断是使用较早且比较有效的诊断方法。诊断参数指标一般应满足如下要求： 1、易于测量和计算，所需计算机存储量小。 2、能够敏锐地反映和预报机器的早期故障。 3、不受机器运行状态，如负载、转速等变化的影响。 4、能够指示故障的存在，以便及时排查故障。 在流程生产工业中，往往有这样的情况，当发现设备的情况不好，某项或多项特征指标上升，但设备不能停产检修，只能让设备带故障运行。当这些指标从峰值跌落时，往往预示某个零件已经损坏，若这些指标（含其它指标）再次上升，则预示大的设备故障将要发生，此时需要格外注意。; 时域统计特征指标只能反映机械设备的总体运转状态是否正常，因而在设备故障诊断系统中用于故障监测，趋势预报。 要识别机械运动状态，知道故障的部位、故障的类型，就需要进一步做精密分析，把反映故障部位和类型的相关信号从传感器测得的合成信号中分离出来。 频谱是信号在频域上的重要特征，它反映了信号的频率成分以及分布情况。; 法国数学家，物理学家。傅立叶出身平民，是一个裁缝的儿子，早在小学时就对数学产生浓厚的兴趣。后来他也曾在他的母校担任数学教师。法国革命的浪潮中，他投身于政治，从此以后，它的生活一直充满了冒险。 1798年，傅立叶和其他队员一起，陪同拿破仑远征埃及。并在拿破仑建立的Cairo研究所担任三年秘书，在工程技术以及外交任务方面都提出了许多意见。1801年，他开始着手大范围研究埃及古迹，回国后，他被任命出版了大量的有关埃及的刊物。1809年拿破仑封他为男爵。1815年，拿破仑垮台，此后傅立叶在巴黎过了一段平静的学术研究生活。1817年，他被选为科学院院士，1822年，担任科学院常任秘书。 ;2.3.1 频域信号与时域信号的关系;2.3.1 频域信号与时域信号的关系; 信号是由多个正弦波组成，频率比为：1:3:5:7:……，幅值比为：1:1/3:1/5:1/7:……，信号之间无相位差。 需要注意的是，如果在频率比、幅值比、相位差这三个方面有任一个不满足以上条件，其叠加的波形便不是方波。即使所有信号都是周期信号，只有当各信号的频率比是整数，其叠加合成信号才表现出周期性特征。;2.3.2 周期信号的频谱 ; 在机械故障诊断的信号中，常数分量 是直流分量，代表某个变动缓慢的物理因素，如某个间隙。基频和它的n次谐波在机械故障诊断领域都有明确的物理意义。;傅里叶级数也可以写成复指数函数的形式。根据欧拉公式