基于调制宽带转换器的机械振动信号检测

发布时间：2021-10-11 23:49

　　针对目前机械振动信号频带越来越宽,以香农采样定理对其进行采样将会带来海量数据的传输、存储及处理等一系列问题,提出一种基于调制宽带转换器（modulated wideband converter,MWC）的机械振动信号采样方法,可以实现对高频振动信号的低速采样。首先在频域中按照机械振动信号能量的集中程度将其频谱划分为若干数量的频谱片段,然后根据机械振动信号的最高频率、划分谱带数和谱带最大带宽等先验知识设计合理的MWC采样系统参数,最后利用MWC采样系统实现对机械振动信号的低速采样并从欠采样数据中恢复出原始信号。仿真实验表明:在不损失振动信息的前提下,该方法可以有效降低后端采样设备的采样速率,并且可以从少量采样数据中实现高概率信号重构。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(06)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

MWC系统方框图

由于f在区间Fs上连续取值，因此线性方程（5）是无限测量向量（Infinite Measurement Vectors,IMV）系统，求解支撑集S需要进行无限多次迭代属于NP-hard问题。针对此问题，文献[1]提出一种连续-有限（Continuous to Finite,CTF）的方法，该方法首先将无限测量向量问题转换为多重测量向量（Multiple Measurement Vectors,MMV）问题，然后运用压缩感知相关重构算法求解支撑集，CTF流程，如图2所示。支撑集记录S的是稀疏解U0中非零元素所在位置的索引值，如图2所示。有限维框架V通过下式进行构造：

基于MWC的机械振动信号检测方法流程图，如图3所示。下面根据实验所选机械振动信号设计合理的MWC采样系统进行信号仿真实验，实验信号选用美国凯斯西储大学（CWRU）轴承研究中心的轴承数据，轴承型号为6205-2RS JEM SKF，轴承类型为深沟球轴承，转速为1797r/min，采样频率为48KHz，电机无加载负荷。轴承故障点采用电火花方式加工生成，故障点位于轴承外圈6点钟方向，大小为0.021″。根据CWRU提供的资料，外圈发生故障时其故障频率为：

【参考文献】：
期刊论文
[1]模拟-信息转换器研究进展[J]. 张弓,文方青,陶宇,刘苏,贲德.  系统工程与电子技术. 2015(02)
[2]一种面向信息带宽的频谱感知方法研究[J]. 张京超,付宁,乔立岩,彭喜元.  物理学报. 2014(03)
[3]基于SVD与MUSIC的亚奈奎斯特采样重构算法[J]. 盖建新,付平,付宁,刘冰.  仪器仪表学报. 2012(09)
[4]压缩感知回顾与展望[J]. 焦李成,杨淑媛,刘芳,侯彪.  电子学报. 2011(07)



本文编号：3431476