循环平稳解调方法的研究及其在齿轮箱故障诊断中的应用

发布时间：2020-04-01 11:26

【摘要】：齿轮及齿轮箱作为机械设备中一种必不可少的连接和传递动力的通用零部件,在现代 工业发展中具有广泛的应用。齿轮系统工作过程中发生的齿轮断齿、点蚀、滚动轴承的疲 劳剥落、轴弯曲等,都会产生周期性的脉冲冲击力,产生振动信号的调制现象,在频谱上 表现为在啮合频率或固有频率两侧出现间隔均匀的调制边频带。从信号中提取调制信息, 分析其强度和频次就可以判断零件损伤的程度和部位,是机械故障诊断中广泛使用的一种 分析零件损伤类故障的有效方法。 齿轮箱在发生故障时表现出的调制信号(包括幅值调制信号、频率调制信号以及调幅、 调频同时存在时的调制信号)的统计量(均值、相关函数等)呈现周期变化的规律。根据这一 重要特点,提出运用循环平稳分析的方法对此类信号进行解调,同时分析了运用该方法进 行解调时的局限性问题。对幅值调制信号进行频谱分析得到其调制边频带对称分布,运用 循环平稳分析对两组幅值调制相加信号进行解调,可将两组调制的情况进行分离并得到各 自的解调谱。针对单一调幅信号的解调,运用循环平稳分析时解调的效果与传统方法相比 效果差不多,而且仍然存在着解相加信号以频率之差作为调制频率解出的局限性以及当采 样频率选择不合适时出现混频现象的局限性。对频率调制信号进行频谱分析得到其调制边 频带对称分布,传统解调方法无法对其进行解调,运用循环平稳分析对其进行解调,可以 达到较好的解调效果。在此基础上,通过对调频信号调制原理的研究,借助贝塞尔函数 (Bessel)函数进行展开分析,揭示了调频信号调制边频成分的幅值和相位之间本身存在着一 种严格的关系,这一严格关系的存在使得传统的解调方法无法对调频信号进行解调。针对 调频信号这种特殊的调制特点更进一步提出了两种快捷、方便的解调频信号的方法。一种 方法是时延自相关解调分析。另一种方法是先对信号进行一次非对称滤波,然后运用传统 解调方法(如广义检波滤波解调方法)对其进行解调。对调幅、调频同时存在时的调制信号 进行频谱分析得到其调制边频带是非对称分布的,鉴于这种边频带特点,运用论文中提出 的各种解调方法(包括传统解调方法、循环平稳解调分析等)都可对其进行解调。
【学位授予单位】：汕头大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH132.4

【参考文献】

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本文编号：2610390