[发明专利]一种基于齿轮啮合振动的转速估计方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种基于齿轮啮合振动的转速估计方法及装置。

背景技术

转速为旋转机械的系统动力学尤其是变转速下的故障诊断提供了关键的信息；在具有齿轮啮合振动的旋转机械中，利用转速估计可以直接从齿轮啮合振动信号中提取出转速信息，而不需要安装转速计等专业测速设备，大大降低了硬件要求。正常情况下，齿轮啮合振动是由于两个齿轮接触面之间的接触应力周期性变化所造成的，该应力周期变化频率等于齿轮啮合频率，因此理论上齿轮啮合振动信号包含了齿轮啮合频率信息，基于齿轮啮合振动的转速估计方法已经在阶比分析领域得到了有效地应用，为旋转机械在变转速下的故障诊断提供了新的方法。

现有的转速估计方法往往是基于短时傅里叶变换的转速估计方法，通过对齿轮啮合振动信号进行短时傅里叶变换得到时频分布，然后求出转速曲线。但是发明人在实现本发明实施例的过程中发现该方法存在抗噪能力弱和估计的转速曲线精度差的缺点。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于齿轮啮合振动的转速估计方法及装置，用于增强抗噪能力和提高估计的转速曲线精度。

本发明实施例第一方面提供一种基于齿轮啮合振动的转速估计方法，其中，所述方法包括：

获取齿轮啮合振动信号；

计算所述齿轮啮合振动信号的Wigner-Ville分布和小波尺度谱；

对所述Wigner-Ville分布和所述小波尺度谱进行时频融合，得到时频融合分布；

根据所述时频融合分布，确定出齿轮啮合频率曲线；

根据所述齿轮啮合频率曲线以及主动轮的齿数，确定出主动轮的转速曲线。

可选地，所述计算所述齿轮啮合振动信号的Wigner-Ville分布和小波尺度谱之前，所述方法还包括：

利用最大通过频率为该齿轮传动系统啮合频率的最大值的低通滤波器，对所述齿轮啮合振动信号进行预处理。

可选地，所述对所述Wigner-Ville分布和所述小波尺度谱进行时频融合之前，所述方法还包括：

分别对所述Wigner-Ville分布和所述小波尺度谱进行归一化处理。

可选地，所述分别对所述Wigner-Ville分布和所述小波尺度谱进行归一化处理包括：

根据所述Wigner-Ville分布和所述小波尺度谱，得到Wigner-Ville分布的时频矩阵和小波尺度谱的时频矩阵所述和所述为两种尺度范围不同的时频矩阵；

基于公式TFR′(t,f)=TFR‾(t,f)-TFRminTFRmax-TFRmin,]]>分别对所述和所述时频矩阵中的每个位置处的时频值进行归一化处理，其中，TFR_max和TFR_min为时频矩阵的最大值与最小值，t为时频分布上的时刻，f为时频分布上的频率，TFR′(t,f)为归一化处理后的结果。

可选地，所述对所述Wigner-Ville分布和所述小波尺度谱进行时频融合包括：

基于公式TFD=min(TFR′_WVD,TFR′_CWT)×(TFR′_WVD+TFR′_CWT)，对归一化处理后的两个时频矩阵进行时频融合，得到时频融合分布；其中，TFR′_WVD是归一化处理后的Wigner-Ville分布，TFR′_CWT是归一化处理后的小波尺度谱，TFD是时频融合分布。

可选地，所述根据所述时频融合分布，确定出齿轮啮合频率曲线包括：