[发明专利]内燃机非平稳周期循环特征检测方法

说明书

技术领域

本发明属于内燃机信号分析检测方法，具体涉及一种可用于内燃机状态监测及故障诊断的内燃机非平稳周期循环特征检测方法。

背景技术

内燃机是常用的动力设备，在石油钻井、船舶、汽车、铁路、农业、工程建筑等方面获得了广泛应用。作为机械系统的“心脏”，其运行状态的好坏，直接影响到整个机械系统的工作状态。内燃机承受复杂的交变载荷作用，既有旋转运动，又有往复运动，因而，内燃机的信号具有非平稳周期循环特征；另外，工作环境复杂，工作条件恶劣，测取的内燃机信号存在大量的噪声干扰，非平稳周期循环特征信息常常被掩盖，影响了内燃机状态监测及故障诊断效果。

早期轻微故障特征信息较微弱，同时现场存在大量的噪声干扰，造成实际故障诊断较为困难。该方向的研究引起了众多学者的兴趣，文献Meltzer G，Nguyen Phong Dien.Fault diagnosis in gears operating undernon-stationary rotational speed using polar wavelet amplitude maps[J].Mechanical Systems and Signal Processing,2004,18:985-992.及《振动工程学报》，2008,21(6):635-638.朱忠奎,伍小燕,李德风等的《周期特征的极坐标同步增强及其在轴承故障检测中的应用》，针对具有周期特征的旋转设备故障，在时频表示的基础上，通过坐标变换方法，实现了信号的瞬态特征增强。然而，该方法对于信号周期性、平稳性要求太高，不适合非平稳周期循环变化的内燃机信号。

中国专利文献CN 101344427B公开了一种信号中周期瞬态特征的检测方法，针对具有明显周期特征的旋转设备机械，在时频分布的基础上，通过坐标变换方法，实现了周期瞬态特征的自动检测。上述专利技术主要针对周期性较强及且噪声较小的生物医学信号及机械设备的检测方法。上述现有技术的不足之处在于对于信号周期性、平稳性要求太高，不适合内燃机这种往复机械信号的检测。业内亟待研发一种能够根据内燃机信号特点，与内燃机信号特点相适应，可以削弱噪声干扰，突出信号中的非平稳周期循环特征的检测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种内燃机非平稳周期循环特征检测方法，适用于工作环境复杂，工作条件恶劣的内燃机信号检测。通过对振动信号分段、等角度重采样、特征提取、映射增强，快速准确地实现了非平稳周期循环特征检测的目的。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种内燃机非平稳周期循环特征检测方法，其特征是：对于内燃机振动信号按工作循环进行分段、等角度重采样，然后采用小波变换提取信号中的非平稳周期循环特征，并进一步按内燃机工作顺序向极坐标映射增强的检测方法，具体步骤如下：

（1）在内燃机指定位置安装振动传感器及第1缸上止点传感器，同步获取振动信号及第1缸上止点信号；

（2）依靠第1缸上止点信号对振动信号按工作循环进行分段，获得多个不同长度的数据序列XT1(t),xT2(t),xT3(t)···xTm(t),]]>其中t表示时间，T₁、T₂、T₃、…、T_m表示采样数据中内燃机实际的工作循环，m表示工作循环个数；