[发明专利]一种转子三维空间轴心轨迹提纯方法及装置

权利要求书

1.一种转子三维空间轴心轨迹提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集转子同一截面上横向、纵向以及轴向的振动信号，并将其组成一个三元旋转信号；

步骤2，将所述三元旋转信号按照旋转速度从高到低的顺序分解成多个三元子旋转信号与一个剩余信号之和；

步骤3，将各个三元子旋转信号从时域变换到频域，并分析各个三元子旋转信号的频谱，确定基频所对应的三元子旋转信号；

步骤4，将所有频率不大于基频的三元子旋转信号相加，所得结果即为提纯后的转子三维空间轴心轨迹；

步骤2中运用三元经验模态分解将所述三元旋转信号按照旋转速度从高到低的顺序分解成多个三元子旋转信号与一个剩余信号之和，具体步骤包括：

步骤2-1，计算所述三元旋转信号w(t)在Z轴的投影，其投影计算表达式为：

其中，k²＝-1；θ_m＝mπ/M，m＝1，2，…，M；φ_n＝nπ/N，n＝1，2，…，N，M和N为设定的正整数，M＝N，表示输入信号投影的个数；q是一个向量的四元数，其表达式q＝0+cos(φ)i+sin(φ)j+0k，φ为向量四元数在XOY平面内与X轴的夹角，运算符号*表示共轭运算，运算符号.表示卷积运算；

步骤2-2，确定投影信号最大值对应的时刻，并对该时刻的投影信号进行插值运算得到包络曲线

步骤2-3，通过下式计算所有包络曲线的局部平均值u(t)，其计算表达式为：

步骤2-4，求取所述三元旋转信号与所有包络曲线的局部平均值u(t)的差值；

步骤2-5，判断差值是否满足设定的迭代终止条件，直至满足时，将得到的信号作为分解获取的第一个三元子旋转信号；

步骤2-6，从原始三元旋转信号w(t)中减去分解获取的第一个三元子旋转信号得到新的待分解信号，若新的待分解信号仍为旋转信号，则重复步骤2-1至步骤2-5，获得其他的三元子旋转信号，直至从待分解信号中分解不出新的三元子旋转信号。

2.根据权利要求1所述的转子三维空间轴心轨迹提纯方法，其特征在于，步骤1中组成的三元旋转信号w(t)为：

w(t)＝ix(t)+jy(t)+kz(t)

其中，x(t)为水平方向上的横向振动信号，y(t)为水平方向上的纵向振动信号，z(t)为轴向的振动信号；ijk＝i²＝j²＝k²＝-1，ij＝k，jk＝i，ki＝j。

3.根据权利要求1所述的转子三维空间轴心轨迹提纯方法，其特征在于，步骤2-5中的迭代终止条件为：

其中，T为信号总的时间长度，d_h(t)＝w_h(t)-u_h(t)，当SD在0.2～0.3时，停止本次迭代过程。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的转子三维空间轴心轨迹提纯方法，其特征在于，步骤3采用傅里叶变换将各个三元子旋转信号从时域变换到频域。