隨著現(xiàn)代旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備向大型化、復(fù)雜化、自動(dòng)化、高速化、重載化的方向發(fā)展,狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。轉(zhuǎn)子的振動(dòng)信息通常由截面內(nèi)相互垂直安裝的傳感器采集,但傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷只采用單源振動(dòng)信號(hào)作為判別設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的依據(jù),割裂了各個(gè)通道信號(hào)之間的有機(jī)聯(lián)系,導(dǎo)致信息不完整、不可靠。由于單源信號(hào)從量值和結(jié)構(gòu)方面都很難反映設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際狀況,因此采用傳統(tǒng)的分析方法很容易造成漏判和誤判。全信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信息的無遺漏檢測(cè),極大改善了旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷建立在不完整信息基礎(chǔ)之上的現(xiàn)狀,實(shí)踐證明具有巨大的優(yōu)越性。 本文以多傳感器信號(hào)的數(shù)據(jù)級(jí)融合和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)基本理論為基礎(chǔ),介紹了基于信息融合的全矢譜技術(shù)理論基礎(chǔ)、數(shù)值方法、圖譜表達(dá)、物理意義及其在故障診斷工作中的應(yīng)用。全矢譜分析技術(shù)具有全面、直觀、易拓展的特點(diǎn),反映了轉(zhuǎn)子的真實(shí)運(yùn)動(dòng)特征。 在融合信號(hào)的矢量譜分析基礎(chǔ)之上,結(jié)合傳統(tǒng)的信號(hào)功率譜分析理論,探討了多傳感器融合信號(hào)的全矢功率譜定義、性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)途徑以及其譜估計(jì)方法。研究表明,全矢功率譜具有清晰的物理意義,改善了傳統(tǒng)單通道信號(hào)功率譜信息不完整、反映問題片面的缺陷,譜估計(jì)方法豐富多樣,計(jì)算簡(jiǎn)捷方便,為故障診斷工作提供了可靠的依據(jù)。 為了提高全矢譜分析的分辨率,將復(fù)調(diào)制頻譜細(xì)化原理與全矢譜理論相結(jié)合,多傳感器融合信號(hào)經(jīng)過復(fù)調(diào)制頻移—低通濾波—選抽—快速傅里葉變換等步驟之后,實(shí)現(xiàn)了融合矢量信號(hào)頻譜的局部細(xì)化。全矢細(xì)化譜兼具信息全面和高分辨率的特點(diǎn),運(yùn)算量遠(yuǎn)小于具有相同分辨率的普通全矢譜,能夠綜合反映融合矢量信號(hào)的頻域局部細(xì)微特征,有利于提高故障診斷工作的效率及準(zhǔn)確性,并節(jié)約硬件成本。該方法可應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷中,對(duì)頻譜密集型多源融合矢量信號(hào)進(jìn)行有效分析。 結(jié)合全信息技術(shù)、小波分析以及信息熵的基本理論,利用小波變換將兩個(gè)垂直通道的信號(hào)分別分解至不同的頻率帶,綜合所有分解系數(shù)計(jì)算得到全矢小波能量熵,對(duì)融合信號(hào)能量分布的紊亂程度進(jìn)行量化。全矢小波能量熵能反映融合振動(dòng)信號(hào)能量分布的復(fù)雜性,且對(duì)能量分布的變化較為敏感,能夠檢測(cè)故障引起的信號(hào)異常,并可利用其對(duì)故障的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè),從而可作為衡量設(shè)備工作狀態(tài)的指標(biāo)應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。 在理論探討的基礎(chǔ)上,通過在matlab環(huán)境下進(jìn)行編程驗(yàn)證,表明本文所提出的新方法有效、實(shí)用。同時(shí)也證明全矢譜分析能夠真實(shí)反映機(jī)械振動(dòng)的全部特征、極大提高了診斷的客觀性和準(zhǔn)確性,是一種具有極高理論研究?jī)r(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)值、發(fā)展前景廣闊的技術(shù)。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TH165.3

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本文編號(hào)：2817379