[发明专利]机械振动信号检测异常干扰消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械设备状态检测与故障诊断领域，特别涉及一种机械振动信号检测异常干扰消除方法，是一种机械振动信号测量过程中，以及后台信号预处理期间由电机激励带来的异常干扰检测与消除方法。

背景技术

在机械设备振动信号测量过程中，尤其是在动力机为电机、通过无线检测振动信号的场合，电磁激励产生的干扰十分强烈，采用一般的方法难以进行有效地抑制，甚至可能导致检测工作失败。排除这些干扰最简单的方法是采用电磁屏蔽电缆，但在无线测量领域这是无法实现的，从而极大地影响了无线测量技术在机械设备状态检测与实时故障诊断中的应用。

一般来说，对于有局部强干扰的非平稳信号，由于信号及干扰本身都包含了很复杂的频率成分，直接采用数字滤波器是很难滤除的。无论是EMD方法、Kalman滤波、干扰信号多项式回归处理、小波分析、组合滤波、独立分量分析、自适应滤波算法、神经网络技术等，各种方法均有一定的局限性，不能够适应各种不同工况的信号滤波（或分离）处理。尤其是要消除信号结构复杂、参数存在漂移的工频干扰，目前还没有十分有效的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服在机械设备状态检测和故障诊断过程中，因采用无线信号传输装置传递信号会带来工频干扰，尤其是电磁激励干扰的不足，本发明提供一种机械振动信号检测异常干扰消除方法，是针对机械设备振动信号检测过程中遇到的特定的电磁脉冲激励和设备运动件之间撞击信号的一种有效的滤波分离与抑制方法，具有高精度、可选择和可控制性等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机械振动信号检测异常干扰消除方法，包括以下步骤：

（1）设采集获得的振动信号序列为u₀(i)={u₀(0)、u₀(1)、u₀(2)……u₀(N)}，当前处理信号为S₀(K,i)；令K=0，将采集获得的振动信号u₀(i)作为当前处理信号S₀(K,i)；

（2）对处理信号S₀(K,i)进行1阶差分处理，获得1阶差分信号：

y₁(0)=S₀(K,0)，y₁(i)=S₀(K,i)-S₀(K,i-1)  (i=1,2,3,......,N)    （a）

其中，N为采集获得的振动信号序列的数据点数量；K为循环计算次数，K=0表示初次计算，处理的是测量信号；K≥1时计算处理K-1次获得的、包含高频成分的脉冲信号；

（3）对1阶差分信号进行旋转扫描显示，根据旋转扫描显示结果来确定信号的振幅绝对值范围[0,V_max]，定义信号振幅在[0,V]的数据点数量与数据点总量的百分比值为半径V的分界百分比；若1阶差分信号中，大于数值V_K的数据点是脉冲信号，则称[0,V_K]的数据点数量与数据点总量的百分比值为脉冲分界百分比R_K；若K=0，则估计脉冲分界百分比初始值R₀；否则，根据上次处理的R_K-1值计算本次的脉冲分界百分比数值R_K，计算公式为

式（b）中，R_max是脉冲分界百分比最大值，且R_max≤100，R_max=100对应测量信号中没有脉冲干扰信号的情况；

（4）确定当前处理信号（当K=0时是测量信号u0（i），当K>1时是脉冲信号+高阶平滑后的高频信号y_mcs(K,i)之和）的幅度下限A_min和有效数据点幅度上限B_max；在此，把信号振幅绝对值>A_min的数据点归为脉冲信号，而将信号振幅绝对值<B_max的数据点归为不含脉冲成分的有效信号；令初始密度分布数值f(j)=0，(j=0,1,2,3，……，W)，计算处理信号S₀(K,i)的数据点密度分布函数：