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基于冲击特征提取的旋转机械智能故障诊断

航空动力学报 2023年第12期38卷 2973-2981页

作者：胡爱军孙俊豪邢磊向玲华北电力大学能源动力与机械工程学院机械工程系河北省电力机械装备健康维护与失效预防实验室河北保定071003

针对齿轮、轴承故障,提出了基于冲击特征提取胶囊网络的旋转机械智能故障诊断模型。在胶囊网络的构架基础上,将原始故障振动信号作为输入,通过构造首层小波核卷积层,针对性提取冲击故障特征,提高深度学习网络特征提取的可解释性。在小... 详细信息

针对齿轮、轴承故障,提出了基于冲击特征提取胶囊网络的旋转机械智能故障诊断模型。在胶囊网络的构架基础上,将原始故障振动信号作为输入,通过构造首层小波核卷积层,针对性提取冲击故障特征,提高深度学习网络特征提取的可解释性。在小波核卷积层之后扩展一层卷积层,强化首层小波核卷积层提取的特征,将强化的特征经初级胶囊层、数字胶囊层输出分类结果,从而构造了“端到端”的小波卷积胶囊网络模型。通过对各层提取的特征可视化分析,证明了该模型对故障振动信号的冲击特征具有良好的提取能力。3个不同实验平台的数据集验证结果表明不同故障类型、不同故障程度的齿轮及轴承的识别精度最高可达到100%,并具有良好的泛化能力。

关键词：冲击特征胶囊网络小波卷积核齿轮箱滚动轴承

强背景噪声振动信号中滚动轴承故障冲击特征提取

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振动工程学报 2021年第1期34卷 202-210页

作者：刘湘楠赵学智上官文斌华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

针对机械早期故障引起的冲击特征微弱,易受强背景信号和噪声的干扰而难以提取的问题,提出一种奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)差分谱与S变换相结合的微弱冲击特征提取方法。将原始信号构造成Hankel矩阵,采用SVD对重构矩... 详细信息

针对机械早期故障引起的冲击特征微弱,易受强背景信号和噪声的干扰而难以提取的问题,提出一种奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)差分谱与S变换相结合的微弱冲击特征提取方法。将原始信号构造成Hankel矩阵,采用SVD对重构矩阵进行分解;利用奇异值差分谱确定降噪阶次进行降噪;采用S变换对降噪后的信号进行时频分析,提取信号中的微弱冲击特征信息。通过数值仿真和实际轴承故障数据的对比,表明该方法可有效辨别轴承振动信号中故障引起的早期微弱冲击特征,为轴承故障诊断提供先验信息。

关键词：故障诊断滚动轴承冲击特征奇异值分解 S变换

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基于S变换谱阈值去噪的冲击特征提取方法

振动与冲击 2014年第21期33卷 44-50页

作者：郭远晶魏燕定周晓军唐昉浙江大学现代制造工程研究所杭州310027

提纯旋转机械设备故障振动信号中的冲击特征,可以有效地实现相关故障的诊断。利用S变换适合于处理冲击特征信号的特点,提出基于S变换谱阈值去噪的冲击特征提取方法。先将信号进行S变换,得到其时频谱。考虑到此S变换谱为一复数矩阵,故而... 详细信息

提纯旋转机械设备故障振动信号中的冲击特征,可以有效地实现相关故障的诊断。利用S变换适合于处理冲击特征信号的特点,提出基于S变换谱阈值去噪的冲击特征提取方法。先将信号进行S变换,得到其时频谱。考虑到此S变换谱为一复数矩阵,故而根据谱系数的模值大小进行阈值去噪。去噪过程中分别采用了基本的硬阈值函数和软阈值函数。对于最优阈值的估计,以所提出的改进风险函数为评价标准,利用步长迭代算法在零到系数最大模值的区间内获取。最后将去噪后的时频谱进行S逆变换,重构得到时域冲击特征。仿真信号与滚动轴承故障振动信号的处理结果表明,利用所获取的最优阈值,S变换谱阈值去噪方法能够从噪声混合信号中提取出冲击特征,从而实现相关故障的诊断。

关键词：故障诊断冲击特征 S变换步长迭代算法改进风险函数最优阈值估计阈值去噪

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S变换时频谱SVD降噪的冲击特征提取方法

振动工程学报 2014年第4期27卷 621-628页

作者：郭远晶魏燕定周晓军傅雷浙江大学机械工程学系浙江杭州310027

为了从滚动轴承故障振动信号中提取出冲击特征,以进行轴承故障诊断,提出基于S变换时频谱奇异值分解(SVD)的信号降噪方法。S变换是一种信号时频表示方法,适合于处理与分析非平稳的冲击特征信号。在SVD降噪过程中,数据矩阵由信号的S变换... 详细信息

为了从滚动轴承故障振动信号中提取出冲击特征,以进行轴承故障诊断,提出基于S变换时频谱奇异值分解(SVD)的信号降噪方法。S变换是一种信号时频表示方法,适合于处理与分析非平稳的冲击特征信号。在SVD降噪过程中,数据矩阵由信号的S变换谱系数构成;奇异值序列的置零阈值位置坐标可由奇异值差分谱最前面部分峰值群的最后一个峰值点序号来确定。最后对降噪的数据矩阵进行S逆变换,获得信号的时域冲击特征。仿真研究表明,基于S变换时频谱的SVD降噪方法可以成功地从低信噪比信号中提取出周期性的冲击特征。将本方法用于处理与分析滚动轴承故障振动信号,根据所提取出的冲击特征出现频率,能够方便有效地实现轴承相关故障的诊断。

关键词：故障诊断滚动轴承 S变换奇异值分解冲击特征

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滚动轴承冲击特征提取的同步挤压S变换方法

振动工程学报 2020年第2期33卷 433-440页

作者：潘高元李舜酩安增辉曾宇南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

为从滚动轴承故障信号中提取出冲击特征以便于进行轴承故障诊断,首次引入同步挤压S变换(SSST)的信号处理方法。以同步挤压小波变换(SST)和S变换(ST)方法为基础,推导出了同步挤压S变换的表达式。用余弦调频仿真信号和冲击仿真信号进行S... 详细信息

为从滚动轴承故障信号中提取出冲击特征以便于进行轴承故障诊断,首次引入同步挤压S变换(SSST)的信号处理方法。以同步挤压小波变换(SST)和S变换(ST)方法为基础,推导出了同步挤压S变换的表达式。用余弦调频仿真信号和冲击仿真信号进行S变换、SST和SSST分析,结果表明,SSST变换在信号整个频带上具有良好的时频分辨率和时频聚集性,且性能优于S变换和SST。用一组实际的滚动球轴承故障振动信号进行分析,结果表明,SSST能够方便有效地提取出轴承故障的周期性冲击特征。

关键词：故障诊断滚动轴承同步挤压小波变换同步挤压S变换冲击特征

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S变换用于滚动轴承故障信号冲击特征提取

振动．测试与诊断 2014年第5期34卷 818-822,972页

作者：郭远晶魏燕定周晓军傅雷浙江大学现代制造工程研究所杭州310027

为从低信噪比的滚动轴承故障信号中提取出冲击特征,以便于进行轴承故障诊断,引入S变换的信号处理方法。以短时傅里叶变换(short-time Fourier transform,简称STFT)以及连续小波变换(continuous wavelet transform,简称CWT)为理论基础,... 详细信息

为从低信噪比的滚动轴承故障信号中提取出冲击特征,以便于进行轴承故障诊断,引入S变换的信号处理方法。以短时傅里叶变换(short-time Fourier transform,简称STFT)以及连续小波变换(continuous wavelet transform,简称CWT)为理论基础,分别推导得出了连续S变换的定义式,并利用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,简称FFT)实现S变换离散化计算。S变换克服了STFT时频分辨率固定的缺点,弥补了CWT缺乏相位信息的不足。仿真信号研究表明,S变换在信号整个频带上具有良好的时频分辨率和时频聚集性,能够提取低信噪比信号中的冲击特征,且性能优于STFT和CWT。最后对一组实际的滚动球轴承故障振动信号进行S变换处理,结果表明,S变换能够方便有效地从中提取出周期性的冲击特征,从而指导滚动轴承相关故障的诊断。

关键词：故障诊断滚动轴承信号处理 S变换冲击特征

特厚煤层巷道冲击特征及冲击危险性评价方法研究

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中国安全生产科学技术 2019年第5期15卷 92-98页

作者：杨光宇温经林李琳王博李乃录张建天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 中国安全生产科学研究院北京100012 彬县水帘洞煤炭有限责任公司陕西彬县713500 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 山东能源新汶矿业集团有限责任公司生产技术部山东新泰271233

通过研究特厚煤层巷道能量储存、应力分布及围岩强度特征,揭示了特厚煤层巷道与薄及中厚煤层相比具有储存能量多、应力影响范围广及围岩强度低的主要冲击特征。基于特厚煤层巷道冲击特征和冲击地压启动理论,提出了综合弹性能指数、应力... 详细信息

通过研究特厚煤层巷道能量储存、应力分布及围岩强度特征,揭示了特厚煤层巷道与薄及中厚煤层相比具有储存能量多、应力影响范围广及围岩强度低的主要冲击特征。基于特厚煤层巷道冲击特征和冲击地压启动理论,提出了综合弹性能指数、应力比指数和冲击能量速度指数的冲击危险性评价多元指数法,建立了特厚煤层巷道冲击危险性的综合评价指标体系。将该评价指标体系应用于陕西某矿特厚煤层掘进期间巷道冲击危险性评价,根据评价结果对冲击地压危险区域采取了合理的卸压措施,保证了工作面的安全开采。

关键词：特厚煤层巷道冲击特征冲击危险性评价卸压措施

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爆炸地震波的冲击特征分析

火炸药学报 2004年第1期27卷 30-32页

作者：郝忠虎林大超白春华北京理工大学机电工程学院北京100081

研究了爆炸地震波的冲击特性。根据实验结果,对质点振动时间历史在强震阶段的不规则变化进行了讨论,发现Fourier谱不能描述强震脉冲作用的特征。研究结果对爆炸地震的结构安全性分析具有一定的指导价值。

关键词：爆炸地震波冲击特征 Fourier谱结构安全性

广义S变换时频谱SVD降噪的滚动轴承故障冲击特征提取方法

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轴承 2016年第11期 53-57页

作者：朱怡蒋思源中国民航大学天津300300

针对强背景噪声下滚动轴承故障冲击特征难以提取的特点,提出了基于广义S变换时频谱SVD降噪的滚动轴承故障冲击特征提取方法。利用广义S变换时频分辨率高,时频谱能量集中,适合处理与分析非平稳冲击信号的特点,将广义S变换时频谱系数矩阵... 详细信息

针对强背景噪声下滚动轴承故障冲击特征难以提取的特点,提出了基于广义S变换时频谱SVD降噪的滚动轴承故障冲击特征提取方法。利用广义S变换时频分辨率高,时频谱能量集中,适合处理与分析非平稳冲击信号的特点,将广义S变换时频谱系数矩阵作为SVD的Hankel矩阵,以奇异值差分谱峰值群最后一个峰值点对应的奇异值作为置零阈值,最后对降噪后的数据矩阵进行广义S逆变换得到时域冲击特征信号。仿真及实际研究表明,该方法能够有效地提取出低信噪比信号中的周期性冲击特征,并能够有效地提取轴承故障振动信号中的冲击特征频率。

关键词：滚动轴承广义S变换奇异值分解冲击特征