[发明专利]一种旋转机械故障诊断方法及系统

权利要求书

1.一种旋转机械故障诊断方法，其特征在于，包括：

获取旋转机械的待诊断故障振动信号和多个已知单故障振动信号；

利用S变换构建所述待诊断故障振动信号和多个已知单故障振动信号的时频图，得到待诊断故障信号振动图谱和多个已知单故障振动图谱；

利用Sobel边缘检测算子计算所有振动图谱的梯度；所述梯度包括横向、纵向、45度方向和135度方向四个方向上的梯度；

依据所述梯度得到第一边缘图谱和多个第二边缘图谱；所述第一边缘图谱为边缘检测后的待诊断故障信号振动图谱，所述第二边缘图谱为边缘检测后的已知单故障振动图谱；

利用SURF算法将所述第一边缘图谱与多个所述第二边缘图谱分别进行匹配，得到多个匹配点组；一个所述匹配点组由所述第一边缘图谱和一个所述第二边缘图谱进行匹配得到的多个匹配点对构成；

筛选匹配点对的个数大于预设值的匹配点组，得到匹配点筛选组；

确定所述待诊断故障振动信号中包含所述匹配点筛选组对应的已知单故障振动信号。

2.根据权利要求1所述的一种旋转机械故障诊断方法，其特征在于，在所述获取旋转机械的待诊断故障振动信号和多个已知单故障振动信号之后，还包括：

对所述旋转机械的待诊断故障振动信号和多个所述已知单故障振动信号进行小波包分解；

利用低通巴特沃斯滤波器对分解后的振动信号进行滤波。

3.根据权利要求1所述的一种旋转机械故障诊断方法，其特征在于，所述利用Sobel边缘检测算子计算所有振动图谱的梯度，具体为：

N＝M₁＝|S_x|+|S_y|+|S₄₅|+|S₁₃₅|或

N＝M_∞＝max{|S_x|,|S_y||S₄₅|,|S₁₃₅}

N表示梯度，M₁表示向量[S_x S_y S₄₅ S₁₃₅]的1范数，M_∞表示向量[S_x S_y S₄₅ S₁₃₅]的无穷范数，S_x表示检测振动图谱横向的算子，S_y表示检测振动图谱纵向的算子，S₄₅表示检测振动图谱45度方向的算子，S₁₃₅表示检测振动图谱135度方向的算子。

4.根据权利要求1所述的一种旋转机械故障诊断方法，其特征在于，在所述依据所述梯度得到第一边缘图谱和多个第二边缘图谱之后，还包括：

对所述第一边缘图谱和多个所述第二边缘图谱进行形态学腐蚀处理。

5.一种旋转机械故障诊断系统，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于获取旋转机械的待诊断故障振动信号和多个已知单故障振动信号；

图谱构建模块，用于利用S变换构建所述待诊断故障振动信号和多个已知单故障振动信号的时频图，得到待诊断故障信号振动图谱和多个已知单故障振动图谱；

梯度计算模块，用于利用Sobel边缘检测算子计算所有振动图谱的梯度；所述梯度包括横向、纵向、45度方向和135度方向四个方向上的梯度；

边缘图谱获取模块，用于依据所述梯度得到第一边缘图谱和多个第二边缘图谱；所述第一边缘图谱为边缘检测后的待诊断故障信号振动图谱，所述第二边缘图谱为边缘检测后的已知单故障振动图谱；

匹配模块，用于利用SURF算法将所述第一边缘图谱与多个所述第二边缘图谱分别进行匹配，得到多个匹配点组；一个所述匹配点组由所述第一边缘图谱和一个所述第二边缘图谱进行匹配得到的多个匹配点对构成；

筛选模块，用于筛选匹配点对的个数大于预设值的匹配点组，得到匹配点筛选组；

确定模块，用于确定所述待诊断故障振动信号中包含所述匹配点筛选组对应的已知单故障振动信号。