频率细化技术及其在故障诊断中的应用资料.ppt

* * * * * * * * * 报告人：冯启涛 导师：蔡明仪 本次的读书报告首先给出了频谱研究的现状和发展历史，然后着重介绍了几种频谱细分方法，简要的给出了其优缺点，最后结合以前的应用实例，说明频谱细化技术在具体的机械故障检测中的应用。 自然界的万物都有着自己的固有频率，只要抓住认识到这些频率，了解认知它们的频率，才可以掌握并加以控制。生活中有很多的真实感触都是由于频率的变化而感受到的，例如人们听到的歌声，用眼睛看到的美丽景色，这都是人体器官对声音和光的频率的感知来呈现的。频率看不着，摸不到，但是它却一直充斥着我们的生活，并且深刻的影响这我们的生活。? 随着科技日益进步，信号处理几乎已经深入到所有工程领域和生活领域。目前工业控制领域的测试对象越来越多，并且对于系统的性能要求也越来越高，工业测控领域对于频谱分析的需求越来越大。通过频谱分析可以快速的分析出如速度、压力、噪声等测量参数，并且可以根据系统运作时的频谱判断系统的运行情况。频谱分析仪是只是硬件载体，是对信号分析的数据呈现，核心内容是是信号处理的各种算法，因此详细的研究各种频谱分析的方法和其理论是十分有必要和意义的，能够帮助我们解决大量的问题。 在19世纪60年代中期，J.W.库利和?J.W.图基在《计算数学》杂志上发表了快速傅里叶变换(FFT)算法，这篇文章为复杂繁琐的频域计算提供了简便的算法，可以说为今后的频谱计算奠定了理论基础。 在频谱细化方面,目前已有多种改进方法,这些方法主要有复调制细化法、Chirp-z变换法、YIP-Zoom变换,相位补偿法，Zoom-FFT变换方法等,这些方法在处理精度、计算效率,细化的能力,频谱的等效性各不相同,在不同的情况下采用的不同。? 小波理论是近年来必威体育精装版发展起来的进行信号处理的有力工具，其发展非常迅速，在很多方面体现出其巨大的优越性。小波具有良好的时频局部化特性,利用小波的频域带通特性,可以把要分析的频带信号分离出来,这是一种比较理想的方法,在性能方面优于复调制细化谱。 定义：为了对感兴趣的选定频段做详细考察，必须将这个局部频段内的频谱图进行“局部放大”。因此，这种选择带宽频率分析技术（Band-Selected Fourier Analysis,BSFA）也称为频率细化技术。 基本原理：所谓频率细化就是指利用原来的采样点数和采样频率，利用幅值调制的一些特性，来提高某一频段的频率分辨率的方法。如下图所示： Zoom-FFT算法：复调制细化谱分析方法采用：移频（复调制） 低通数字滤波 重新抽样 FFT频谱分析 频率调整，这样一个过程，其原理过程如图所示。 CZT算法：采用线性调频Z变换算法在某些场合是比较有效的，比如需要计算某一段范围内较密集采样点的频谱，非等间隔取样点的频谱，不在单位圆上而在螺旋线上的取样点的频谱，对于这些无法使用离散傅里叶的情况。 小波分析的细化原理 乙二醇P701A泵电动机故障诊断 乙二醇装置P701A泵（EO装载泵）电动机异响，怀疑电动机与泵轴的联轴器对中不良，但经重新对中的电动机对中后异响并未消除，经现场检测诊断。发现泵的两个轴承座震动的幅值较小，电动机轴承的整栋幅值较大乙二醇装置图1为电动机轴承一测点垂直方向的细化谱。 从图1和图2中可以看出振动总幅值4.6mm/s,没有超标（=7.1mm/s），但电流的二倍频（100Hz）分量值达3.85mm/s，已超标（电流的二倍频分量=2.54mm/s）。而转速的一倍频（49.5Hz）和二倍频（99Hz）的值都较小，电源二倍频两侧都没有出现边带。排除联轴器不对中的可能性，判断设备故障为电气原因，检查电动机定子、转子和铁片心的情况。 图1 电动机轴承测点细化频谱图 图2 图1电源二倍频处放大图 * * * * * * * * *