[发明专利]一种基于单通道信号盲分离滚动轴承的特征提取方法

权利要求书

1.一种基于单通道信号盲分离滚动轴承的特征提取方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：选取频率切片小波变换函数，对给定的原始振动信号进行频率切片小波变换，得到时频图，再对频率切片小波变换后的信号进行逆变换得到重构信号，并画出重构信号的能量谱；

步骤2：根据步骤1得到的时频图和能量谱，选择能量谱中包含能量峰值的多个区间对原始振动信号进行切片，得到多个切片的重构信号；

步骤3：将步骤2得到的重构信号进行降噪和去冗余，确定最佳信源数目m及其对应的m个特征向量；

步骤4：将m个特征向量组成的矩阵乘以步骤2得到的重构信号，得到降维后的m维矩阵；

步骤5：步骤4得到的m维矩阵，采用独立分量分析得到m个分离信号，并分别求其包络谱；对包络谱进行归一化处理，叠加得到等效包络谱；观测包络谱，提取故障特征；

所述步骤1的具体实现方法如下：

频率切片小波变换定义式为：

W(t,ω,σ)=σeiωt∫-∞+∞f(τ)eiωτp*[σ(τ-t)]dτ,]]>

式中，σ为尺度因子，σ≠0，σ为常数或ω和t的函数，或σ＝kt，其中，k为调节时域或频域灵敏度，t为时域变量，ω为频域变量；p(·)为频率切片函数，p^*(·)是p(·)的共轭函数；f(τ)为原始振动信号，f(τ)∈L²(R)；

其中，C为时域振动信号的变量，σ＝sqrt(2)/2/0.025；

对频率切片小波变换信号进行逆变换，得到频率切片小波变换信号W(t,ω,σ)在时频区域(t₁,t₂,ω₁,ω₂)的信号分量，即重构信号：

fa(t)=12π∫ω1ω2∫t1t2W(τ,ω,σ)eiω(t-τ)dτdω]]>

能量定义公式为：式中，E(ω)能量密度函数，E(ω)＝|F(ω)|²，其中F(ω)为重构信号f_a(t)的傅里叶变换。

2.如权利要求1所述的基于单通道信号盲分离滚动轴承的特征提取方法，其特征在于，所述步骤3的具体实现方法如下：

步骤3.1：求重构信号的协方差矩阵A＝(A_ij)_pxp，其中

Aij=1n-1×Σk=1n(xik-x‾i)(xjk-x‾j),i,j=1,2...p]]> 1

其中，A_ij为协方差矩阵A中的元素，x_ik为x_FSWT(t)第i行k列元素，为x_FSWT(t)第i行平均值，n为数据长度；x_jk为x_FSWT(t)第j行k列元素，为x_FSWT(t)第j行平均值，x_FSWT(t)为重构信号；

步骤3.2：计算上述协方差矩阵A的特征值λ₁≥λ₂≥λ₃≥...λ_n＞0及其正交的单位化特征向量从左到右排列按照公式计算方差贡献率，当其值大于设定值时，确定信源数目m及其对应的m个特征向量。