為了解決有效特征值的選擇問(wèn)題,從理論上證明了有效特征值的數(shù)量規(guī)律,即一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)兩個(gè)特征值;推導(dǎo)了特征值的排序規(guī)律,即信號(hào)的幅值越大,其對(duì)應(yīng)的兩個(gè)特征值也越大。將上述兩個(gè)性質(zhì)統(tǒng)稱為主成分分析的幅值濾波特性,提出了一種基于該特性的信號(hào)分離算法,并通過(guò)仿真信號(hào)及實(shí)際轉(zhuǎn)子信號(hào)的分析,驗(yàn)證了算法在信號(hào)分離中的有效性。研究結(jié)果表明,該算法無(wú)論是在同時(shí)提取多個(gè)頻率成分還是提取單個(gè)頻率成分方面都表出了優(yōu)良的特性,提純信號(hào)中既不會(huì)含有多余成分,也不會(huì)發(fā)生相位偏移。最后將本文提出的算法應(yīng)用于大型滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)子的軸心軌跡提純,成功識(shí)別了轉(zhuǎn)子的不對(duì)中故障。 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,48(05)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

特征值曲線

試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于課題組自主研發(fā)的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)[16],電渦流傳感器(D1、D2)安裝在轉(zhuǎn)子同一軸截面兩側(cè)相互垂直的斜45°方向(如圖5所示)。以采樣頻率2 048 Hz采集4 096個(gè)點(diǎn),結(jié)果如圖6所示。由圖6(c)、(d)可知,位移信號(hào)的主要成分為1X和2X,同時(shí)存在轉(zhuǎn)頻的高次諧波成分、工頻干擾及隨機(jī)噪聲。圖6 位移信號(hào)的時(shí)域波形及頻譜圖

研究表明,軸心軌跡的形狀與故障類型存在密切關(guān)系,如外“8”字形或香蕉形對(duì)應(yīng)不對(duì)中故障,內(nèi)“8”字形對(duì)應(yīng)油膜渦動(dòng)故障等[10]。直接利用圖6中的兩個(gè)信號(hào)D1和D2合成的軸心軌跡如圖9所示,由圖可知,由于受到轉(zhuǎn)頻的高次諧波成分、電源工頻成分(50 Hz及150 Hz)及隨機(jī)噪聲的干擾,軸心軌跡雜亂無(wú)章,無(wú)法據(jù)此辨別轉(zhuǎn)子的故障類型。因此,需要對(duì)圖9中的軸心軌跡進(jìn)行提純,其本質(zhì)是分別對(duì)信號(hào)D1和D2進(jìn)行降噪及濾除多余的頻率成分之后,再利用信號(hào)的提純結(jié)果合成軸心軌跡。本文中,信號(hào)的提純工作在4.3小節(jié)中已經(jīng)完成(如圖8所示),因此,直接利用圖8中的提純結(jié)果合成軸心軌跡,結(jié)果如圖10所示,由圖可知,軸心軌跡為“8”字形,說(shuō)明轉(zhuǎn)子存在不對(duì)中故障。這是由于在升速過(guò)程中,轉(zhuǎn)子兩端的油膜力的大小不一致引起的轉(zhuǎn)子中心與軸承中心發(fā)生偏離所致。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于主成分分析的特征頻率提取算法及應(yīng)用[J]. 李振,李偉光,趙學(xué)智,鄭相立.  振動(dòng).測(cè)試與診斷. 2018(04)
[2]非零奇異值和頻率的關(guān)系及其在信號(hào)分解中的應(yīng)用[J]. 趙學(xué)智,葉邦彥.  電子學(xué)報(bào). 2017(08)
[3]變支點(diǎn)滑動(dòng)軸承工作機(jī)理分析及轉(zhuǎn)子振動(dòng)特性試驗(yàn)研究[J]. 楊期江,李偉光,鄭相立,王凱.  華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(11)
[4]PCA與SVD信號(hào)處理效果相似性與機(jī)理分析[J]. 聶振國(guó),趙學(xué)智.  振動(dòng)與沖擊. 2016(02)
[5]分量形成方式對(duì)奇異值分解信號(hào)處理效果的影響[J]. 趙學(xué)智,葉邦彥.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(03)
[6]基于Granger因果檢驗(yàn)和PCA的腦網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)連接方法[J]. 鐘元,王慧南,焦青,張志強(qiáng),鄭罡,于海燕,盧光明.  華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(01)
[7]奇異值差分譜理論及其在車床主軸箱故障診斷中的應(yīng)用[J]. 趙學(xué)智,葉邦彥,陳統(tǒng)堅(jiān).  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2010(01)

碩士論文
[1]基于奇異值分解的信號(hào)處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 聶振國(guó).華南理工大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3606070