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冲击信号的随机共振自适应检测方法

机械工程学报 2010年第23期46卷 61-67页

作者：谭继勇陈雪峰何正嘉西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 中国电子科技集团公司第二十九研究所成都610036

针对冲击信号的检测问题,在分析峭度指标和互相关系数衡量冲击信号的优势与不足的基础上,构造加权峭度指标。该指标兼顾两者的优势,弥补它们各自的不足。将加权峭度指标与变尺度随机共振相结合,提出了一种冲击信号的自适应随机共振检测... 详细信息

针对冲击信号的检测问题,在分析峭度指标和互相关系数衡量冲击信号的优势与不足的基础上,构造加权峭度指标。该指标兼顾两者的优势,弥补它们各自的不足。将加权峭度指标与变尺度随机共振相结合,提出了一种冲击信号的自适应随机共振检测算法,该算法被用于仿真冲击信号与实际工程中的微弱冲击信号的检测,结果表明所提方法有效提高了信噪比,还避免了漏峰现象。同时,所提的优化指标与随机共振算法独立,对其他冲击信号自适应算法也有参考价值。

关键词：冲击信号随机共振自适应加权峭度指标

采用粒子群算法的冲击信号自适应单稳态随机共振检测方法

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机械工程学报 2011年第21期47卷 58-63页

作者：李继猛陈雪峰何正嘉西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

针对冲击信号阱内共振的特点、随机共振系统参数合理选取缺乏有效的理论依据以及传统自适应随机共振单参数优化的不足,提出一种基于粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)的多参数同步优化自适应单稳态随机共振方法。该方法采用... 详细信息

针对冲击信号阱内共振的特点、随机共振系统参数合理选取缺乏有效的理论依据以及传统自适应随机共振单参数优化的不足,提出一种基于粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)的多参数同步优化自适应单稳态随机共振方法。该方法采用单稳态随机共振模型,避免了经典双稳系统势阱间的共振跃迁,并选用单稳态系统输出的加权峭度指标作为PSO的适应度函数,能够实现多参数的同步自适应选取,从而最优地检测出原始信号中的冲击成分。将PSO和变尺度随机共振相结合,并给出冲击信号自适应随机共振算法流程。该算法被用于仿真冲击信号与工程实际中冲击信号的检测,结果表明所提方法简单易行,收敛速度快,能够有效提高信噪比,具有良好的工程应用前景。

关键词：冲击信号随机共振粒子群算法自适应加权峭度指标

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二阶随机共振系统的冲击信号检测

西安交通大学学报 2018年第6期52卷 106-113页

作者：易甜张刚张天骐曹莉重庆邮电大学信息与通信工程学院重庆400065

为解决单一峭度指标度量冲击信号出现漏检的问题,提出了一种基于特征系数的二阶欠阻尼随机共振冲击信号检测(CCSR)方法。由于相似度可以定量地表征两个信号的相似程度,故将峭度与相似度结合,构造出新的特征系数指标;然后以特征系数为目... 详细信息

为解决单一峭度指标度量冲击信号出现漏检的问题,提出了一种基于特征系数的二阶欠阻尼随机共振冲击信号检测(CCSR)方法。由于相似度可以定量地表征两个信号的相似程度,故将峭度与相似度结合,构造出新的特征系数指标;然后以特征系数为目标函数,根据网格搜索算法自适应地寻找系统参数,当目标函数取最大值时此参数为最佳参数;最后采用CWRU轴承数据进行轴承内圈故障诊断。仿真结果与实际检测结果表明,CCSR方法能够有效地检测出目标信号,实现轴承内圈磨损故障的精确诊断;在相同条件下,采用特征系数度量冲击信号比峭度检测效果提高了约20%。

关键词：冲击信号特征系数相似度随机共振

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强噪声背景下微弱冲击信号的检测

振动．测试与诊断 2019年第1期39卷 168-175,228-229页

作者：刘运江王辅忠刘露天津工业大学理学院天津300387

针对机械环境噪声具有随机脉冲性以及传统测量指标对机械故障冲击信号识别不足的问题,提出了利用Levy噪声作为背景噪声,以峭度指标和互关联系数构造的峭度-互关联(kurtosis-intercorrelation,简称KI)联合指标作为冲击信号检测的新衡量标... 详细信息

针对机械环境噪声具有随机脉冲性以及传统测量指标对机械故障冲击信号识别不足的问题,提出了利用Levy噪声作为背景噪声,以峭度指标和互关联系数构造的峭度-互关联(kurtosis-intercorrelation,简称KI)联合指标作为冲击信号检测的新衡量标准,对非对称双稳态系统中冲击信号的检测进行了研究。首先,在理论上分析了Levy噪声驱动下非对称双稳态系统中粒子的跃迁密度函数和KI的构造方法;其次,研究了Levy噪声特征指数α为1.5时,系统输出KI值分别跟随系统参数a和非对称因子C的变化趋势;最后,将该方法应用到了工程实际机械故障冲击信号的检测之中。仿真与实验研究结果表明,与峭度指标作为冲击信号检测依据相比,KI可使系统输出的信号特征幅值提高一倍以上;系统输出KI值随C呈现先增大后减小的趋势,非对称因子C为0.54时,系统输出KI值比C为0时提高了7.02%。工程实例数据证明,该方法能够有效提取故障信号的时域和频域特征信息,可应用到实际机械故障的检测中去。

关键词： Levy噪声非对称双稳态系统随机共振冲击信号

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基于冲击信号的滑动轴承摩擦故障监测方法

航空动力学报 2017年第9期32卷 2230-2237页

作者：张峻宁张培林王向东陈彦龙武禹陶军械工程学院车辆与电气工程系中国白城兵器试验中心中国人民解放军32146部队中国人民解放军65185部队

针对滑动轴承声发射(AE)信号干扰严重、故障信号难分离、轴承摩擦故障监测难的问题,从不同信号的激励源作用形式出发,根据冲击信号的工作脉冲特征,建立了分离相对容易的干扰信号与轴承摩擦故障的联系,提出一种基于干扰信号监测滑动轴承... 详细信息

针对滑动轴承声发射(AE)信号干扰严重、故障信号难分离、轴承摩擦故障监测难的问题,从不同信号的激励源作用形式出发,根据冲击信号的工作脉冲特征,建立了分离相对容易的干扰信号与轴承摩擦故障的联系,提出一种基于干扰信号监测滑动轴承故障的方法。首先,依靠K均值奇异值分解(K-SVD)字典对冲击特征的捕捉能力,确定冲击脉冲产生的时刻;为了锐化和增强冲击信号,通过Hilbert包络解调出冲击包络信号。其次,引入钟形脉冲参数,通过钟形脉冲拟合单个冲击包络信号,并进一步推导出冲击包络信号的强度简化计算公式,用于滑动轴承接触摩擦故障识别。最后通过实验模拟了滑动轴承切断供油后的轴瓦摩擦过程,与AE传统特征相比,所提特征更容易识别轴承的早期摩擦故障,能够完整描述轴承的摩擦的全过程,且计算效率更高,为滑动轴承接触摩擦故障诊断提供了一种新的途径。

关键词：滑动轴承摩擦故障声发射冲击信号 K均值奇异值分解钟形脉冲

三缸单作用往复泵泵阀冲击信号的实用提取新方法

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振动与冲击 2008年第8期27卷 158-160,168页

作者：罗红梅齐明侠裴峻峰白光野潜凌中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司河北任丘062552 中国石油大学华东机电工程学院山东东营257061 江苏工业学院江苏常州213016 胜利油田高原石油装备有限责任公司山东东营257061

针对三缸单作用往复式钻井泵泵阀振动信号成分复杂和相互干扰的特点,研究了往复泵泵阀故障诊断前从多信源振动信号中分离提取泵阀冲击信号的方法,包括有时标信号时泵阀冲击信号的分离提取方法和无时标信号时泵阀冲击信号的分离提取方法... 详细信息

针对三缸单作用往复式钻井泵泵阀振动信号成分复杂和相互干扰的特点,研究了往复泵泵阀故障诊断前从多信源振动信号中分离提取泵阀冲击信号的方法,包括有时标信号时泵阀冲击信号的分离提取方法和无时标信号时泵阀冲击信号的分离提取方法,实现了泵阀振动信号的预处理。对两种方法提取的泵阀冲击信号进行小波包分频带能量值计算,计算结果表明,这两种方法均能有效地消除目标泵阀振动信号中混杂的其他泵阀振动分量,达到相同的效果,从而使后续分析中得到的监测诊断信息的准确性和可靠性得到保障。

关键词：往复泵泵阀冲击信号分离提取时标脉冲信号小波包分频带能量

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双稳系统处理微弱冲击信号的研究

振动与冲击 2012年第6期31卷 150-154页

作者：石鹏冷永刚范胜波李晓龙赖志慧高毓玑天津大学机械工程学院天津300072 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300072

双稳系统是研究随机共振的基础。在机械故障诊断中,应用双稳系统的随机共振可以提取湮没在强噪声中的故障信号。首先研究了脉冲信号通过双稳系统的响应,提出了设定迭代初值的脉冲信号检测方法。然后通过分析滚动轴承故障,验证了用双稳... 详细信息

双稳系统是研究随机共振的基础。在机械故障诊断中,应用双稳系统的随机共振可以提取湮没在强噪声中的故障信号。首先研究了脉冲信号通过双稳系统的响应,提出了设定迭代初值的脉冲信号检测方法。然后通过分析滚动轴承故障,验证了用双稳系统的随机共振处理含冲击故障信号的实用性。

关键词：双稳系统冲击信号故障诊断

形态非抽样小波及其在冲击信号特征提取中的应用

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振动与冲击 2007年第10期26卷 56-59,85页

作者：章立军阳建宏徐金梧杨德斌北京科技大学机械工程学院北京100083

针对形态小波分解过程的抽样引起信号长度逐层递减的问题,提出一种基于多尺度Top-Hat变换的形态非抽样小波构造方法。利用形态非抽样小波的一般框架,分别采用形态学开运算和多尺度Top-Hat变换作为形态非抽样小波分解的近似信号和细节信... 详细信息

针对形态小波分解过程的抽样引起信号长度逐层递减的问题,提出一种基于多尺度Top-Hat变换的形态非抽样小波构造方法。利用形态非抽样小波的一般框架,分别采用形态学开运算和多尺度Top-Hat变换作为形态非抽样小波分解的近似信号和细节信号的分析算子,使形态小波分解过程中信号长度保持不变,从而保证了形态分析时所需的信息量。结合转子振动冲击特征信号提取试验,验证所提方法在故障诊断中应用的可行性与有效性。

关键词：形态非抽样小波多尺度Top-Hat变换冲击信号故障诊断

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水石流冲击信号能量分布试验研究

振动与冲击 2012年第14期31卷 56-59页

作者：陈洪凯鲜学福唐红梅张玉萍何晓英文光菊唐兰重庆交通大学岩土与地质工程系重庆400074 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400044

泥石流冲击谱是泥石流固液两相介质运动特性的综合表征,探索泥石流冲击信号的能量大小及其分布特性是合理确定泥石流冲击荷载的关键环节。运用自行研制的试验模型,实施了15种试验工况的泥石流冲击试验,获取了85 000多个测试数据。依据... 详细信息

泥石流冲击谱是泥石流固液两相介质运动特性的综合表征,探索泥石流冲击信号的能量大小及其分布特性是合理确定泥石流冲击荷载的关键环节。运用自行研制的试验模型,实施了15种试验工况的泥石流冲击试验,获取了85 000多个测试数据。依据固相比为0.16、粒径组为0.8～1.5 cm水石流冲击测试结果,运用db8小波基变换对试验结果进行8层小波分解,得到频率范围分别为0～0.195Hz,0.195～0.391 Hz,0.391～0.781 Hz,0.781～1.562 5 Hz,1.563～3.125 Hz,3.125～6.25 Hz,6.25～12.5 Hz,12.5～25 Hz和25～50 Hz共九个频率段的冲击信号,据此揭示了不同频段冲击信号能量分布规律。从低频段至中高频段水石流冲击能量非线性衰减,90%以上的冲击能量分布在小于0.195 Hz的低频部分;水石流在中高频段的冲击能量总体呈衰减分布,但在频段三和频段六出现较显著峰值,表明水石流也存在一定阵流现象;水石流中固相粒径越小,低频段至高频段的冲击能量衰减速度越慢。研究成果可为进一步实施泥石流冲击荷载精细实验研究提供一定科学依据。

关键词：水石流冲击信号能量分布离散小波分解方法冲击试验