局域波法在船舶柴油机燃油系统故障诊断中应用

局域波时频分析能够从振动信号中提取清晰直观的故障特征。根据该方法的优点，以船舶主机－柴油机的燃油系统漏油故障为例，对柴油机缸盖表面的振动信号应用局域波时频谱进行分析，为柴油机的故障诊断提出一种新的分析方法。     

往复式压缩机故障信息模糊二元树诊断方法研究

结合图论理论和局域波理论,提出了一种基于模糊图的往复式压缩机故障诊断方法.首先将往复式压缩机故障信号进行局域波时频处理,根据系统的故障状态-特征表,找出最大故障信息量特征群.基于图论理论建立最大故障信息量模糊图,通过对模糊图的分析,找出可以进行匹配的路径信息量最大的部件.该方法应用于某往复式压缩机故障诊断中,具有一定的工程实用性.     

基于S变换的自适应降噪方法

简要介绍S变换后的时频特征,提出一种新的基于S变换的自适应信号降噪方法.利用于S变换高质量的时频分布,在时频平面中设计自适应时频滤波器,用于非平稳信号中信号分量的提取,展示该方法在信号噪声抑噪和提高信噪比方面取得了满意的效果.在信号模型的仿真试验与齿轮箱的齿轮故障诊断中,显示该方法在信号提取和压制噪声的效果,且滤波后信噪比有较大提高.结果表明,该方法可以有效提取故障齿轮的故障特征,消除虚假成分的影响,从而提高齿轮故障诊断的准确性.     

《局域波分析理论及工程应用》——新书推介

正局域波分析是一种新的时频分析方法,是近年来非平稳信号处理领域的一次重大创新。《局域波分析理论及工程应用》是作者在该领域研究成果的一次提炼及汇总。全书共6章,内容涉及局域波分析理论、局域波分解方法、局域波多分辨率分析、局域波分析特性以及局域波时频分析软件实现及工程应用。《局域波分     

基于时频消噪TFPF和时频分布MBD的轴承早期故障诊断

噪声是影响轴承、齿轮等机械设备早期微弱故障特征正确提取的主要因素,利用新颖的时频峰值滤波技术TFPT有力的噪声消减特性,将PTFT与改进的时频分布MBD相结合,提出了时频峰值滤波TFPT-时频分布MBD的故障识别新方法,即应用TFPF消减振动信号的随机噪声作为时频分析的前置处理,对消噪的故障信号作MBD时频分析来识别故障特征,给出了时频峰值滤波时频分布的故障诊断模型。诊断实例的分析结果表明了与传统的MBD的故障特征提取相比,提出的改进方法更易提取出强噪声背景下的轴承早期的微弱故障,具有明显的可诊断性和实用性。     

一种新的时变参数AR模型分析方法

提出了一种新的非平稳信号的时变参数AR模型分析方法－局域波分解及其时变参数AR模型。该方法先用局域波分解方法把待处理信号分解成有限个基本模型分量，再对分解得到的基本模式分量建立时变参数AR模型，从而得出时频平面上的时变参数AR模型谱。它扩大了传统的时变参数模型法的应用范围，可用于复杂的非平稳信号的分析和处理。     

匹配追踪在齿轮故障诊断中的应用

提出了一种基于匹配追踪的齿轮振动信号的特征提取方法.通过仿真计算将该方法与传统的时频分析方法,如短时傅里叶变换进行比较,验证了该方法的优越性.将匹配追踪方法应用到实际的齿轮故障诊断中.结果表明,该方法能准确地提取故障齿轮的冲击和谐波成分.因此,匹配追踪方法应用于齿轮故障诊断是有效的.     

基于电机电流分析的齿轮断齿和磨损故障诊断

提出了一种基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法。相对于齿轮故障诊断的一般振动信号诊断方法,该方法具有可实现远程诊断、便于安装且受环境噪声影响小的优点,是一种无损的故障诊断方法。针对电机驱动的齿轮传动系统,建立了负载转矩对电机定子电流的理论模型;并分析了各种状况时的定子电流频谱特征,发现可以利用基频与转频的变频带、基频与啮合频率的边频来判断齿轮断齿故障和磨损故障。通过Matlab/Simulink对电机齿轮系统进行了仿真;并在实验平台上进行了验证。     

基于电机电流分析的齿轮故障诊断研究

本文提出了一种基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法,相对于齿轮故障诊断的一般振动信号诊断方法,该方法可实现远程诊断、便于安装且受环境噪声影响小的优点,是一种无损的故障诊断方法。本文针对电机驱动的齿轮传动系统,建立了负载转矩对电机定子电流的理论模型,并分析了各种状况时的定子电流频谱特征,发现可以利用基频与转频的变频带、基频与啮合频率的边频来判断齿轮断齿故障和磨损故障。通过matlab/simulink对电机齿轮系统进行了仿真,并在实验平台上进行了验证。     

基于局域波法和K-L信息量的柴油机故障诊断方法

针对柴油机表面振动信号的非平稳时变特性，采用局域波分析方法将实测信号分解为多个内蕴模式分量，提出了基于内蕴模式分量K—L信息量的柴油机故障检测方法。然后以正常状态为参考状态，对活塞缸套间的3种磨损故障实例进行了分析，结果证明了该方法在柴油机故障诊断中的有效性和工程实用性。     

基于时频图像GLCM-HOG特征的往复压缩机故障诊断

往复压缩机的故障诊断技术能够为工业生产提供有效保障,针对传统方法诊断准确率不高的问题,提出了一种基于振动信号时频图像灰度共生矩阵-方向梯度直方图(GLCM-HOG)特征融合的往复压缩机故障诊断方法.首先,采用小波变换的方法处理往复压缩机的振动信号,生成时频图像;其次,利用灰度共生矩阵(GLCM)和方向梯度直方图(HOG)的方法提取时频图像特征,融合构建GLCM-HOG特征;最后,将融合特征输入支持向量机(SVM)进行分类,以判别往复压缩机的运行状态.实验结果表明,所提方法对设备的状态识别准确率可以达到92.33％,能够实现往复压缩机的准确诊断.     

多深度学习模型决策融合的齿轮箱故障诊断分类方法

针对齿轮故障诊断中单一传感器采集信息不完全、容错性不佳及一种神经网络模型具有局限性,传统信号处理技术提取特征困难等问题,提出了多深度学习模型决策融合的齿轮箱故障诊断分类方法,构建了基于CNN(Convolutional Neural Networks)和改进SDAE(Stacked Denoising Autoencoders)的混合网络模型,根据改进的D-S证据理论实现决策级融合诊断。以时频信号作为CNN的输入,以频域信号作为SDAE的输入,采用Adam优化算法和dropout、批量归一化技术训练该混合模型。实验结果表明,利用该融合方法对齿轮进行故障诊断相比单个的网络模型CNN和SDAE诊断正确率有所提高,为齿轮故障智能诊断分类提供了新路径。     

分数阶经验模态分解方法在机械故障诊断中应用

将经验模态分解方法(EMD)和分数阶Fourier变换基本理论相结合,提出一种基于分数阶Fourier变换的经验模态分解的机械故障诊断方法.仿真结果表明,提出的方法是有效的,尤其是对于用EMD分解方法无法进行有效分解的信号.如果时频平面旋转一定的角度,将信号从EMD难以分离的区域变换到可以用EMD分解有效识别的区域,然后经过EMD分解和分数阶Fourier反变换,就可以实现分量的提取.诊断实例进一步验证方法的有效性.     

广义S变换在转子碰摩故障诊断中的应用

基于广义S变换在处理非平稳信号的独特优势,将广义S变换(GST)引入到转子碰摩故障诊断中,利用广义S变换来提取具有不同的严重程度的转子碰摩故障信号的谐波特征.仿真研究表明:与小波变换和标准S变换相比, GST可以通过改变参数以适应不同信号的分析需要,并且具有更高的时频分辨率.试验结果分析表明:该方法能够有效地揭示出碰摩故障数据的频率结构,区分碰摩故障的严重程度.     

基于梯度加权类激活热力图的卷积神经网络故障诊断模型鲁棒性分析

深度学习近年来在故障诊断领域受到广泛应用,但基于深度学习的故障诊断模型缺乏工程上的物理解释性,难以保证其故障诊断结果的稳定性。以轴承为例,建立了以小波时频图像为故障诊断依据的卷积神经网络模型(convolutional neural network, CNN),提出了一种基于梯度加权类激活热力图(gradient-weighted class activation map, Grad-CAM)的网络模型鲁棒性分析方法,并利用美国凯斯西储大学(Case Western Reserve University, CWRU)轴承数据集进行验证。首先,将故障直径轴承数据以不同方式混合并训练大、小多个模型。其次,利用Grad-CAM方法,建立时频区域与故障模式之间的联系。最后,利用其他工况下的轴承故障数据,以及含噪数据进行测试,并根据结果结合模型最注重的时频区域进行分析。结果表明,基于深度学习的轴承故障诊断模型在参数较少时更加注重低频区域,并能使其具有更好的鲁棒性。     

基于Hilbert谱熵的柴油机故障诊断方法研究

从信号的特征提取出发,采用局域波时频谱分析和信息熵结合的方法--Hilbert谱熵(HSE),进行柴油机振动信号的特征提取和状态识别.首先,对信号进行局域波分解;然后,根据得到的内蕴模式分量计算Hilbert谱;最后,建立基于时频分布的Hilbert谱熵,并以此作为故障识别的特征参数.以柴油机缸套与活塞间磨损的状态识别为例,根据对时域、频域和时频域的信息熵比较分析,证明了Hilbert谱熵对柴油机的状态进行评价的有效性.此方法为柴油机预知维修提供了一个有效的手段.     

周期平稳故障信号分析

针对周期平稳故障信号的特点,给出了时域、频域、时频域分析以及统计理论分析方法.首先,利用周期平稳信号的特点,采用季节性模型,对周期平稳信号进行建模,并作预测预报;其次,采用循环平稳度、循环相关谱等周期平稳信号的特征量有效地获取其他方法难以获得的信息;通过实例给出了进化谱理论及其应用方法,结果表明进化谱在故障诊断中有着较好的分析作用;最后,采用时频域分析较好地分析出非平稳信号的各种尺度信号的特征.     

齿轮箱在线故障诊断系统设计及应用

为了尽早发现齿轮箱台架寿命试验中的故障发生及其位置,避免对试验设备及人员造成伤害,针对齿轮箱工作过程中的安全问题,开发了一套齿轮箱在线故障诊断系统。该系统利用加速度传感器检测箱体的振动信号,通过时域分析实现齿轮箱试验的实时监测与故障预警;对时域信号进行时频域分析,采用ZFFT（基于复调制的细化频谱算法）细化频谱方法处理频域信号,通过分析典型故障信号特征,建立故障特征向量,实现故障类型判定。试验结果表明,该系统能实现齿轮箱故障预判,并能准确识别出典型故障。     

基于匹配追踪时频LBP谱图的内燃机气门故障诊断方法

为直接对内燃机振动时频图像进行诊断识别,引入图像纹理特征提取技术,提出一种基于振动信号匹配追踪时频局部二值模式谱图的内燃机气门故障诊断新方法。首先,为清晰刻画内燃机时频图像中的各分量信息,利用匹配追踪算法(MP)获取无交叉项干扰项且时频聚集性良好的信号时频表示;然后引入局部二值模式(LBP)生成MP时频表示的LBP谱图,并将LBP谱图的灰度直方序列作为特征参数,利用支持向量机(SVM)对故障状态进行模式识别。在内燃机4种不同气门状态的诊断识别实验中,该方法最高识别率可达99.17%,表明基于MP时频LBP谱图识别的故障诊断方法具有较强的故障特征描述能力,能够准确诊断内燃机气门故障。