共振解调超全个人总结[精.选]

1、共振解调 共振解调技术是经过包络分析将淹没在背景噪声中的微弱信号提取出来， 然后输出一个消除了振动信号干扰的信号，接着对该信号进行频谱分析，并且 通过利用滚动轴承的故障特征频率进行分析，共振解调法是目前应用于实际的 常用方法。 1. 共振解调技术的原理及优点 机械设备在工作的过程中，无论其工作状态的好坏，还是转子不平衡以及 电机的振动所以采集的信号当中往往都会含有各种其他的振动信息，由轴承故 障引发的冲击脉冲往往是幅值小、宽度窄的信号，这些冲击脉冲信号会被系统 噪声所遮掩，直接对没有处理过的信号进行傅立叶变换是不能提取出正确的故 障信息的。 因为小的故障冲击也有着很复杂的高频部分，它能够引起机

2、械系统或者传 感器的共振，由于共振的作用会让故障冲击信号得到放大。对高频部分进行包 络并且进行谱分析就可以得到频谱图，将其与故障特征频率进行分析对比就可 以分析出故障的具体位置。共振解调的过程如图 1： 转子不平衡翌他振动的多 $ F 1放鸟的障冲击 (b) (c) 图1冲击信号的共振解调 共振解调方法的特殊之处如下：（1）放大性：由于共振的效果会把微小的冲 击故障信息放大。（2）选择性：正常轴承不能引发共振解调，故障轴承才会激发 共振解调。（3）比例性：共振解调波的幅值大小与故障的冲击大小成比例。 低频性：共振解调波的倍频及其各阶谐波都是低频的。（5）对应性：任意一个故 障产生的冲击都可以引

3、起共振解调波。 展宽性：原始的窄带的冲击脉冲经过 共振作用后宽度增加了。 共振解调的过程如下：首先对采集到的信号进行傅里叶变换，然后利用传 感器自身的谐振频率进行分析，对滤波后的信号进行包络，包络以后去除了高 频部分，得到包络信号，再对改进的包络信号进一步进行低通滤波，最后对最 终得到的信号进行傅立叶变换求其频谱图。共振解调的原理及其过程可以用图2 来进行表述。 元件损伤 引起 冲击 激起 高频周有振动 混在 振动信号 包络频谱 i料分析 包絡解调 包络信号 某一高频固有振动 图2共振解调的原理及其过程 2. 共振解调技术的实现 共振解调技术的实现有两种方法：一种方法是硬件共振解调，即通过硬件

4、 检波电路、硬件带通滤波器、硬件低通滤波器实现。另一种方法是软件共振解 调，即通过软件在计算机上实现。本文主要研究的是应用广泛且方便的基于软 件的共振解调技术。 软件解调方法的关键之处是采用希尔伯特变换对采集的振动信号进行包 络。希尔伯特变换是让信号通过一个幅度为1的全通滤波器之后的输出。希尔 伯特变换的定义为： (1)连续时间信号的希尔伯特变换 假如一连续的时间信号为x(t)，则其希尔伯特变换的定义为： X(t)丄d丄 Jd X(t)是滤波器的输出其单位冲击脉冲是 到: x(t) + (1) h(t)叫，对它进行傅里叶变换可以得 H(j ) jsgn( )Jxf (2) 如果把x(t)当作实

5、部，x?(t)当作虚部，那么可构成解析信号为： z(t) x(t) jJ(t)(3) 信号的包络曲线方程为： z(t) x(t) jX(t)(4) 由以上公式可以发现，经过变换得到的包络曲线其频率只有大于零的部 分， 并且幅值会是原始信号的正频率的两倍。 (2)离散时间信号的希尔伯特变换 给定离散时间信号x(n)的希尔伯特变换x?n),它的单位冲击响应为h(n) 由连续时间的希尔伯特变换的性质以及h(J)和h(j )的关系可得： H(ej ) 由此可得： j ,0p f p j, pxpo (5) H(n) 1H(eif)eifndf 扌 jeTdf -1。jeTdf (6) h(n) 1 (

6、 1)n , n 2 k ,n 2k 1 n (7) (t) x(n) h(n)- n m x(x 2m 1) 2m 1 (8) 求出x?(n)后可以得到x(n)的解析信号： z(n) x( n) jx( n) 3. 共振解调技术在滚动轴承中的应用 3(a) 本文用此方法对实测的铁路货车轮对滚动轴承的振动加速度信号判断其状 态，应用了 197726型双列圆锥滚动轴承，轴承的故障类型分别为轴承的内圈有 故障、轴承的外圈有故障以及轴承的滚动体有故障。为了确定共振解调的中心 频率与带宽采用谱峭度的方法，构建基于谱峭度的自适应共振解调算法。图 为外圈故障时候的时域图，图3(b)为外圈故障时候的频域图，图3(c)为包络 图，(d)为共振解调的频域图。 11.5 点敷 期卜.故障时域圉 x 105 0 01 0.00? 2W040006000S00010000 12000 频率H