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[转载]包络分析(解调分析)

(2013-10-11 09:01:48)
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    具有齿轮、滚动轴承的机械设备故障,一般有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。采用解调分析方法,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。

    从上世纪80年代初期,有关学者开始将电学中的解调分析引用到机械设备故障诊断中,1982年,Randall R B提出了高通绝对值分析的解调方法,以解决齿轮调制性故障的诊断问题;1986年,Mcfadden P D采用了希尔伯特变换法,同时进行相位和幅值解调,以解决一些复杂的齿轮和滚动轴承的故障诊断问题;1991年,唐德尧提出了共振解调方法以解决滚动轴承的故障诊断问题;1992年,王延春、丁康等提出了细化高通绝对值分析法,提高了解调谱的分辨率和在工程中的应用能力。

    解调分析的三种局限性。

(1)将不包括调制信息(故障信息)的两时域相加信号,以其频率之差作为解调信号解出,从而在解调谱上出现无法分析或引起误诊断的频率成分。

(2)在检波过程中,载波频率有可能出现高次谐波而产生混频效应,在解调谱上也会出现无法分析的频率成分。

(3)由于无法在细化分析选抽时进行数字低通滤波,所以有可能会出现调制频率高次谐波成分发生频率混叠而反折到低频部分的现象。不论是哪一种局限性出现,都会在解调谱上出现无法分析或引起误诊断的频率成分。

    振动信号解调分析的通用方法:

   希尔伯特变换:(1)求出采样信号的Hilbert变换对;(2)以采样信号为实部、Hilbert变换对为虚部,两者构成解析信号;(3)求模得到信号的包络;(4)对包络进行低通滤波,作FFT求出包络谱,得到调制频率及其高次谐波,并可得到相位调制函数。此方法可以研究信号的幅值包络、瞬时相位和瞬时频率。

    广义检波滤波:有高通绝对值分析,检波滤波和平方解调三种解调方法。高通绝对值分析的具体算法为:(1)高通滤波(或带通滤波);(2)取绝对值;(3)低通滤波;(4)作FFT求解调谱。检波滤波的算法为:(1)取绝对值;(2)低通滤波;(3)作FFT求解调谱。平方解调的算法为:(1)取平方;(3)低通滤波;(3)作FFT求解调谱。由于这三种解调方法原理的核心部分都是对信号取绝对值或绝对值的平方,然后进行低通滤波,原理基本一致,可以统称为广义检波滤波解调方法。

 

摘自:

平稳和非平稳振动信号的若干处理方法及发展 丁康 振动工程学报 2003

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