1引言傳統(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),忽略了各個(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[1]212-215。針對(duì)這種情況,許多學(xué)者在數(shù)據(jù)融合及全信息分析方法方面做了大量研究工作,取得很大成功。全矢譜分析技術(shù)作為一種典型的全信息方法,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)之上的狀況,真實(shí)地反映機(jī)械振動(dòng)的全部特征,提高了診斷的客觀性和準(zhǔn)確性。頻率分辨率是頻譜分析中的一個(gè)重要指標(biāo),高分辨率分析對(duì)于故障診斷工作有重大意義。對(duì)于頻譜密集型信號(hào),若頻譜分析的分辨率不足,則會(huì)導(dǎo)致相鄰譜峰無(wú)法分辨,直接影響故障診斷的結(jié)果。通常的頻譜分析方法在計(jì)算機(jī)上使用快速傅里葉變換FFT(fastFouriertransform)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,但是FFT本身的性質(zhì)決定了其分辨率和數(shù)據(jù)計(jì)算量是矛盾的[2]。對(duì)于基帶FFT方法,要提高其分辨率,必須加大時(shí)域采樣長(zhǎng)度,要么降低采樣頻率,要么加大采樣點(diǎn)數(shù)。由于采樣定理和計(jì)算機(jī)處理能力的限制,采用這兩種途徑提高分辨率能力有限且靈活性較差。20世紀(jì)70年代以來(lái)發(fā)展起來(lái)的細(xì)化分析技術(shù)較好地解決了上述問(wèn)題,其實(shí)質(zhì)是一種選帶分析技術(shù),可以使某些感興趣的重點(diǎn)頻段得到較高的分辨率。常用的細(xì)化分析技術(shù)主要包括Chirp-Z變換[3]、Yip-Zoom變換、Zoom-FFT(zoomfastFouriertransform)等等。從分析精度、計(jì)算效率、分辨率、頻譜等效性以及應(yīng)用廣泛程度等方面看,復(fù)調(diào)制細(xì)化分析方法不失為一種行之有效的提高分辨率的實(shí)用技術(shù)[4]。本文在對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械同源信息融合全矢譜技術(shù)和復(fù)調(diào)制細(xì)化分析技術(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合二者的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)基于復(fù)調(diào)制的全信息頻譜細(xì)化分析方法。2全信息振矢及能量計(jì)算轉(zhuǎn)子二維分析方法采用雙向垂直探頭獲得信息,對(duì)信息進(jìn)行集成處理與綜合表達(dá)。設(shè)轉(zhuǎn)子某截面內(nèi)沿垂直方向采集到的兩組動(dòng)態(tài)離散信號(hào)為x(n)、y(n),采取數(shù)據(jù)級(jí)融合的方法,令z(n)=x(n)+iy(n),其中i2=-1,即得到一個(gè)離散的融合矢量信號(hào)。對(duì)z(n)實(shí)施一次性復(fù)傅里葉變換得到其頻譜Z(k)。根據(jù)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)知識(shí)可知,轉(zhuǎn)子在單頻下的渦動(dòng)軌跡為一廣義橢圓[5],由Z(k)即可求得各階頻率下轉(zhuǎn)子渦動(dòng)軌跡的主振矢(橢圓長(zhǎng)半軸)Rak、副振矢(橢圓短半軸)Rbk為[1]212-215Rak=Z(k)+Z(N-k)(1)Rbk=Z(k)-Z(N-k)(2)其中,k=0,1,2,…,N/2-1定義矢量信號(hào)的能量為矢量信號(hào)的模的平方對(duì)時(shí)間的積分,離散情況對(duì)應(yīng)求和。對(duì)于離散情形,在主值周期內(nèi)信號(hào)的能量為N-1n=0z(n)2=N-1n=0z(n)z*(n)=N-1n=0z(n)1NN-1k=0Z(k)WN-nk*=N-1n=0z(n)1NN-1k=0Z*(k)WnNk=1NN-1k=0Z*(k)N-1n=0z(n)WnNk=1NN-1k=0Z*(k)Z(k)=1NN-1k=0Z(k)2=1NN2-1k=-N2Z(k)2(3)此即矢量信號(hào)的Parseval定理。聯(lián)系到式(1)、(2),則式(3)可化為1NZ(0)2+ZN22+N2-1k=1(R2ak+R2bk)(4)亦即單頻下的能量可以由橢圓長(zhǎng)、短半軸的平方和描述[6]。3復(fù)調(diào)制細(xì)化全矢譜由式(1)、(2)可知全矢譜各階頻率下的主、副振矢可由融合矢量信號(hào)的傅里葉譜中對(duì)應(yīng)的正負(fù)頻率處的分量計(jì)算得到。故可以采用與傳統(tǒng)復(fù)調(diào)制細(xì)化分析[7]相似的原理,

總結(jié)

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