基于均值包络ITD和谱峭度的特征频率提取方法
张淑清,董玉兰,张立国,严冰,黄文静,徐剑涛,贺朋
燕山大学 电气工程学院 河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
Feature Frequency Extraction Method Based on Mean Envelope ITD and Spectral Kurtosis
ZHANG Shu-qing,DONG Yu-lan,ZHANG Li-guo,YAN Bing,HUANG Wen-jing,XU Jian-tao,HE Peng
The Key Lab of Measurement Technology and Instrumentation of Hebei Province,Institute of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao, Hebei 066004, China
摘要 提出基于均值包络本征时间尺度分解(ITD)和谱峭度的特征频率提取方法。用于轴承故障诊断中,振动信号经均值包络ITD分解和重构,通过谱峭度选取故障共振频率带,最后比较包络谱与特征频率做出故障诊断。对美国凯斯西储大学滚动轴承数据的处理结果证明,该方法得到的谱线更加明显,诊断更加准确。
关键词 :
计量学 ,
特征频率提取 ,
轴承故障诊断 ,
均值包络本征时间尺度分解 ,
谱峭度 ,
包络分析
Abstract :A feature frequency extraction method based on mean envelope ITD and spectral kurtosis is proposed.Was applied to the bearing fault diagnosis, the vibration signal was first decomposed and reconstructed by the mean ITD. Then the resonance frequency band was selected automatically through the spectrum kurtosis. Finally, the bearing fault could be diagnosed by comparing the envelope spectrum and the characteristic frequency. The analysis result to the data from Case Western Reserve University bearing center and real project proves that it could get more obvious spectrum and more accurate diagnosis by the mean envelope ITD and spectral kurtosis method.
Key words :
metrology
feature frequency extraction
bearing fault diagnosis
mean envelope intrinsic time-scale decomposition
spectral kurtosis
envelopment analysis
收稿日期: 2015-11-30
发布日期: 2017-08-11
基金资助: 国家自然科学基金 (51475405, 61077071);河北省自然科学基金 (F2015203413, F2015203392);河北省高等学校科技研究重点项目(ZD2014100);秦皇岛市科技计划(201502A043)
通讯作者:
姜安琦
E-mail: 59099091@qq.com
作者简介 : 张淑清(1966-), 女,河北秦皇岛人,燕山大学教授,博士,主要研究方向为弱信号检测、智能信号处理、故障诊断等。zhshq-yd@163.com
引用本文:
张淑清,董玉兰,张立国,严冰,黄文静,徐剑涛,贺朋. 基于均值包络ITD和谱峭度的特征频率提取方法[J]. 计量学报, 2017, 38(5): 598-601.
ZHANG Shu-qing,DONG Yu-lan,ZHANG Li-guo,YAN Bing,HUANG Wen-jing,XU Jian-tao,HE Peng. Feature Frequency Extraction Method Based on Mean Envelope ITD and Spectral Kurtosis. Acta Metrologica Sinica, 2017, 38(5): 598-601.
链接本文:
http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.05.17 或 http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/Y2017/V38/I5/598
[1]罗志增,袁飞龙,高云园. 小波和希尔伯特变换在脑电信号消噪中的对比研究[J]. 计量学报, 2013, 34(6): 567-572.
[2]张进,冯志鹏, 褚福磊. 基于时间-小波能量谱的齿轮故障诊断[J]. 振动与冲击, 2011, 30(1): 157-161.
[3]时培明, 李庚, 韩东颖, 等. 基于延拓和窗函数的HHT端点效应改进方法[J]. 计量学报, 2013, 34 (5): 491-496.
[4]程军圣, 杨怡, 杨宇. 局部特征尺度分解方法及其在齿轮故障诊断中的应用[J]. 机械工程学报, 2012, 48(9): 64-71.
[5]孟宗, 李姗姗, 王亚超. 基于LMD和局域时频熵的旋转机械故障诊断方法[J]. 计量学报, 2015, 36 (1): 77-81.
[6]Frei M G, Ivan O. Intrinsic time-scale decomposition: time-frequency-energy analysis and real-time filtering of non-stationary signals [J]. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Science, 2007, 463(2078): 321-342.
[7]程军圣, 郑近德, 杨宇. 一种新的非平稳信号分析方法——局部特征尺度分解法[J]. 振动工程学报, 2012, 25(2): 215-220.
[8]谢平,杨玉昕,江国乾, 等.基于局部均值分解的滚动轴承故障诊断新方法[J].计量学报, 2014, 35 (1): 73-77.
[9]罗颂荣, 程军圣, 杨宇. 基于本征时间尺度分解和变量预测模型模式识别的机械故障诊断[J]. 振动与冲击, 2013, 32(13):43-48.
[10]张巧革, 刘志刚, 陈刚. 暂态振荡信号频率检测的Morlet小波谱峭度法[J]. 电力系统及其自动化学报, 2013,25(5):1-6.
[11]Antoni J. Fast computation of the kurtogram for the detection of transient faults [J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2007, 21(1): 108-124.
[12]安学利, 蒋东翔, 陈杰, 等. 基于ITD和LS-SVM的风力发电机组轴承故障诊断[J]. 电力自动化设备, 2011, 31(9): 10-13.
[13]蔡改改, 刘海洋, 黄伟国, 等. 自适应谱峭度滤波方法及其振动信号检测应用[J]. 振动、测试与诊断,2014, 34(2): 212-217.
[14]苏文胜, 王奉涛, 张志新, 等. EMD降噪和谱峭度法在滚动轴承早期故障诊断中的应用[J]. 振动与冲击, 2010, 29(3): 18-21.
[15]The Case Western Reserve University Bearing Data Center Website. Bearing data center seeded fault test data[EB]. tttp://www.eecs.case.edu/laboratory/bearing/download.html,2007-11-27 .
[1]
许峰, 李智玮, 冯建. 恒流放电法测量超级电容器静电容量的影响因素分析与不确定度评定 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 489-493.
[2]
贾梦雯, 赵鹏, 王月兵. 高静水压下换能器阻抗特性的测量方法研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 461-468.
[3]
费致根, 王开创, 周强, 巩晓赟. ICF靶丸表面形貌及球度误差检测 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 406-412.
[4]
张永卓, 王晶, 傅博强, 黄翔, 董莲华, 牛春艳, 杨佳怡. 2019新型冠状病毒的核酸检测 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 393-398.
[5]
庄双勇, 赵伟, 赵东芳, 黄松岭. 一种基于滑窗TLS-ESPRIT算法的超谐波动态分析方法 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 475-483.
[6]
姜静子, 高思田, 黄鹭, 李琪, 连笑怡. 基于差动共焦显微技术的微区拉曼光学系统构建与实验研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 399-405.
[7]
李凯, 郝小鹏, 宋健, 孙建平, 胡朝云, 刘洋, 扈又华, 杨延龙. 真空汞固定点黑体辐射源的设计与研制 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 413-418.
[8]
马若梦, 林鸿, 张亮, 冯晓娟, 方立德, 张金涛. 基于多次反射直接吸收精确测量二氧化碳浓度的研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 425-429.
[9]
李利峰, 李锐, 闫小克, 王宁, 何沛. 镓熔点温坪复现研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 419-424.
[10]
张永胜, 张毅治, 刘彦军. 差压式流量计测量脉动流量方法研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 430-433.
[11]
贾正森, 王磊, 徐熙彤, 周天地, 潘仙林, 石照民, 张江涛. 基于约瑟夫森量子电压的交流功率测量系统及方法研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 469-474.
[12]
方立德, 郎月新, 赵宁, 李小亭, 韦子辉. 基于同轴线相位法的两相流含气率测量研究 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 434-440.
[13]
谢胜龙, 张文欣, 鲁玉军, 张为民, 朱俊江, 林立, 任国营. 气动肌肉的最小二乘支持向量机迟滞模型 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 441-447.
[14]
江文松, 王中宇, 罗哉, 张力, 胡晓峰. 基于蒙特卡罗法的冲击力溯源系统不确定度评定 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 448-454.
[15]
孟宗, 岳建辉, 邢婷婷, 李晶, 殷娜. 基于最大幅值变分模态分解和均方根熵的滚动轴承故障诊断 [J]. 计量学报, 2020, 41(4): 455-460.