矢谱分析关键技术与实践研究

发布时间：2020-04-25 15:04

【摘要】： 随着技术的进步，机械设备的结构越来越复杂，运行条件的要求越来越高，因此需要对设备进行精确的实时监控，尽早发现故障隐患，准确判别故障类型，找出故障根源。但是长期以来，机械状态监测和故障诊断大都以单通道信号分析为基础。转子的振动形式是个空间的概念，单通道信号只是转子在传感器方向上振动的反映，所能提供的转子振动信息并不十分准确、完整。因此监测和诊断结果的可信度并不能满足实际要求。解决这一矛盾的根本所在就是改变单通道信号分析的现状，运用全新的信息融合技术对设备进行监测和诊断。多传感器信息融合与旋转机械动态特征和回转机理相结合产生了矢谱技术。多传感器信息融合是指动态信号在一定准则下加以自动分析、综合以完成所需的决策和评估而进行的信息处理过程。矢谱技术以多传感器信息融合为基础，，致力于转子空间振动的全方位描述。因此，矢谱技术从根本上改变了单通道信号分析割裂信号内在联系的弊端，使监测和诊断更加完善准确。矢谱分析是针对旋转机械矢量信号的一系列分析方法的总称。矢谱范畴包括针对平稳信号的矢量谱、矢功率谱、矢量倒谱以及针对非平稳信号的短时矢谱等众多分析方法。本文中仅对处于基础地位的矢量谱和矢功率谱进行详细的理论及应用研究，并有代表性的探讨了非平稳信号的短时矢谱分析。还针对不同信息融合程度的矢谱理论，从双通道、三通道到转子不同截面间的信息融合，精确地反映了转子振动的全貌。在理论探讨的基础上，应用C++ Builder5.0构造了基于Browser/Server模式的矢量信号远程分析系统，并选取实际的矢量故障信号进行了传统分析方法、矢谱、全谱和全息谱等分析方法的比较，在对比中体现了矢谱技术的优越性。通过本文的理论探讨和矢谱实际应用的研究可以证实：矢谱是一项具有广阔发展前景和较高实用价值的技术。
【图文】：

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在2.3、2.4节中详细讨论了双通道和三通道信号的矢量谱理论，本节将用矢量谱对矢量信号进行分析。图2.7是双通道模拟信号’的时域波形。x、y方向的信号都为同频正弦信号，且振幅相同。如果实际中出现这种情况，两个方向上信号的分析结果必然相同。其实，两通道的波形完全一样，监测和诊断的结果完全一致，结论同样不准确。这是因为当两个径向信号完全一致时，轴心轨迹由椭圆变成了与两个传感器都成45度角的直线，因此两个通道的振动信号所反映的振动量是该直线以45度角在两个传感器方向上的投影，所以它们实际上都没有反映转子振动的实际值，因此必然影响监测和诊断的结果。而且，两个传感器的振动信号完全相同的情况在实际当中几乎是不存在的，结果的差异将会加剧监测和诊断的困难程度。图2.7双通道模拟信号时域波形图2.8双通道模拟信号矢量谱分析图2.8是该双通道矢量信号的矢量谱分析

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的差异将会加剧监测和诊断的困难程度。图2.7双通道模拟信号时域波形图2.8双通道模拟信号矢量谱分析图2.8是该双通道矢量信号的矢量谱分析，从图中的分析结果就可以证实上述分，采样频率为32o0Hz，转子旋转一周采32个点，采样长度为16个周，共采集512个点。本文用到的模拟信号都是如此。另补充说明，本文分析的信号都是位移信号，时域波形和振幅单位都为声功2，相位单位为“度’，，频域分析的横坐标都为倍频。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH17

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