滑动轴承声发射信号形态滤波及分形特征提取方法

发布时间：2017-04-27 21:02

  本文关键词：滑动轴承声发射信号形态滤波及分形特征提取方法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：滑动轴承是旋转机械的重要部件，其运行状态的好坏直接影响着整个机组的运行的安全。应用声发射检测技术来监测和分析轴承的运行状况具有较好的效果，但是滑动轴承工作环境恶劣，噪声干扰严重，目前采用的滑动轴承润滑状态判定指标对早期故障的反应灵敏度还有待提高。有效提纯滑动轴承声发射信号，并选择一个能更准确灵敏的反映轴承润滑状态的特征指标，是提高机组运行安全的重要保障。 为高效提纯滑动轴承声发射信号，采用形态滤波器对声发射信号进行降噪处理。提出根据噪声信号含量来优选结构元素的方法，通过大量实验分析证明了最适合滑动轴承声发射信号形态滤波的结构元素是矩形结构元素，并确定了其最佳尺寸。通过对现场实测数据的分析指出在滑动轴承发生润滑故障时信号时域特征参数（均方根值RMS、峰值Vc、峭度因子Fk）会发生突变，以时域特征参数的增量为指标证明了形态滤波效果优于小波滤波方法。 鉴于传统声发射特征指标不能灵敏的表征滑动轴承早期润滑故障，将关联维数应用与滑动轴承声发射信号的特征提取。基于某电厂310MW汽轮发电机组滑动轴承现场试验获得的声发射信号，，分析了滑动轴承声发射信号的分形特性，以关联维数为特征值对滑动轴承润滑状态进行了定量分析。针对经典G-P关联维数算法计算量大的问题，提出一种快速确定无标度区间以及增加嵌入维数增量减少循环量的改进算法，在保证计算结果的基础上，有效的将计算时间缩短了18.64%。 为了使信号分析过程操作简单，本文基于Matlab软件平台，整合形态滤波、时域特征提取及分形特征分析资源，开发了声发射信号形态滤波及分形特征分析系统。通过与PCI-2型声发射检测仪的测试结果作对比，验证了所开发系统的准确性和可靠性。
【关键词】：滑动轴承 声发射信号 形态滤波 分形特征 关联维数 故障诊断
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.31;TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题来源及研究背景10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 滑动轴承声发射诊断研究现状11-12
• 1.2.2 形态学及形态滤波研究现状12-13
• 1.2.3 分形特征提取研究现状13-16
• 1.3 主要研究内容及论文结构安排16-17
• 第二章 滑动轴承声发射信号的形态滤波及应用17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 信号滤波技术17-18
• 2.2.1 常用数字滤波器17
• 2.2.2 形态滤波器17-18
• 2.3 数学形态变换18-20
• 2.4 形态滤波器设计方法及结构元素优化20-23
• 2.5 滑动轴承声发射检测实验23-26
• 2.5.1 滑动轴承声发射检测实验过程23-24
• 2.5.2 滑动轴承振动信号监测结果24-25
• 2.5.3 滑动轴承声发射信号监测结果25-26
• 2.6 基于滑动轴承实测声发射信号的形态滤波器设计26-30
• 2.6.1 结构元素优选26-29
• 2.6.2 形态滤波器的滤波效果对比分析29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第三章 基于分形理论的滑动轴承润滑状态判别31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 声发射信号的特征提取31-32
• 3.2.1 传统声发射信号特征指标31
• 3.2.2 信号的分形特性指标31-32
• 3.3 经典关联维数及算法32-35
• 3.3.1 G-P 关联维数算法32-33
• 3.3.2 时间延迟的选择33-34
• 3.3.3 无标度区间的确定34-35
• 3.4 滑动轴承声发射信号的分形特征分析35-37
• 3.4.1 延迟时间35-36
• 3.4.2 双对数曲线点列及关联维数36-37
• 3.5 滑动轴承润滑状态及故障诊断实例分析37-39
• 3.5.1 滑动轴承润滑状态演化机制分析37
• 3.5.2 基于关联维数的滑动轴承润滑状态检测标准的确定37-38
• 3.5.3 故障过程实例分析38-39
• 3.6 关联维数算法改进39-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第四章 滑动轴承声发射信号分形特性分析系统开发43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 软件设计平台43-44
• 4.3 系统主要功能模块及实现44-49
• 4.4 系统性能测试与应用49-52
• 4.5 本章小结52-53
• 全文总结53-55
• 参考文献55-60
• 致谢60-61
• 附录A 攻读学位期间参与的科研工作及论文发表情况61

【参考文献】

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本文编号：331390