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《重庆大学》 2005年
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虚拟式旋转机械特征分析仪系统的研究与应用

杨炯明  
【摘要】:阶比分析技术是旋转机械振动信号分析和故障诊断的重要技术之一,阶比分析是旋转机械特征分析中必不可少的重要分析方法。阶比分析技术主要包括阶比跟踪技术和阶比跟踪滤波技术。目前,国外专用的旋转机械特征分析仪的特点是精度高、价格昂贵、安装不便。由于它需要诸如转速计,跟踪滤波器,角度编码盘等特定的硬件设备,限制了阶比分析在旋转机械振动测试中的广泛应用。因此,如何解除或者降低这些硬件设备的限制就成为了研究的重点。正是在这种情况下,重庆大学测试中心提出了基于瞬时频率估计(Instantaneous Frequency Estimation—IFE)的阶比跟踪技术。在国内外首次实现了无需鉴相装置的阶比跟踪,在安装和实现上大大简化,降低了阶比分析的使用成本和复杂性,开辟了阶比分析技术的新途径。但是,由于该技术目前只做了一些开创性的研究,还不成熟,离工程实际应用还有一段距离。另外,虽然该技术具有传统和现有阶比跟踪技术无法比拟的优点,但是它也有不可避免的缺点:首先,它只能用于离线分析;其次,各阶(谐波)分量在时频谱图上必须能够明显地分开;最后,它不能满足整周期采样。 正是为了解决基于IFE的阶比跟踪技术中存在的问题,提出了本课题。一方面对该技术进行了深入研究,对其中的两个关键技术(瞬时频率的估计和阶比重采样时刻的计算)进行了改进,改进后的算法通过一系列措施提高了计算精度。另一方面,为了弥补基于IFE的阶比跟踪技术的缺陷,充分研究了现有阶比跟踪技术的优缺点,提出了可变曲线拟合的计算阶比跟踪(Computed Order Tracking—COT)技术。可以根据计算精度、运行效率等实际测试中的分析要求,灵活选择不同的曲线拟合方式来实现阶比跟踪。 转速计算是阶比分析的关键技术之一。对于提供了转速脉冲的情况,通常都需要对转速脉冲序列一步一步进行多项式曲线拟合来计算转速,计算量大,计算复杂。因此,提出了基于一阶数字微分、脉冲平均和数字平均的转速计算方法,大大减少了计算量和计算复杂度。 对于旋转机械而言,时间谱阵很难清楚地揭示频率峰值同转速之间的关系,因此,有必要计算转速谱阵。在深入研究了短时傅立叶变换实现原理的基础上,分析总结并提出了一种新的算法——变窗移傅立叶变换(Variable Window MoveFourier Transformation,VWMFT),为计算旋转机械转速谱阵提供了理论依据。 国内外对阶比分析的另一个重要技术——阶比跟踪滤波技术作了大量研究。目前主要有两种方式,一种是Vold-Kalman阶比跟踪滤波,另一种是Gabor时频滤波。由于后者更适合于虚拟仪器的开发,故采用了Gabor时频滤波。为了减少或消除转
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TH825

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