[发明专利]基于互相关奇异值的轴承故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于互相关奇异值的轴承故障诊断方法，其特征在于包括如下步骤：

将经过相空间重构的轴承振动信号进行奇异值分解，得到轴承振动信号的奇异值分量信号；

选取奇异值分量峭度值曲线第二个波谷两侧的峭度值对应的分量进行互相关，利用互相关函数降噪和突出同频信号的特性对信号进行降噪，并突出故障特征，得到互相关时域信号；

选取互相关时域信号中冲击特征明显的区间进行包络解调，提取出轴承振动信号的故障特征频率。

2.如权利要求1所述的基于互相关奇异值的轴承故障诊断方法，其特征在于：

测得含有故障信息的轴承振动信号为：x(i)(i＝1,2,…N)，基于相空间重构理论，构造造出Hankel矩阵为：

式中：N为信号长度，L为矩阵行数；

对式(1)所得的Hankel矩阵进行奇异值分解，过程如下式

其中：U是m阶正交矩阵，V是n阶正交矩阵；∑＝diag(σ₁,σ₂,…σ_r)是r阶对角阵，而σ_i是矩阵A的非零奇异值；0是零矩阵；

将式(1)中的零奇异值去除，将A的奇异值分解写成精简的向量形式

式中：u_i、v_i分别是U、V的第i个列向量，组成A的向量即为奇异值分量。

3.如权利要求1所述的基于互相关奇异值的轴承故障诊断方法，其特征在于，将两个奇异值分量信号进行互相关的方法如下：

信号x(t)与y(t)的互相关函数定义为

选取的第一个奇异值分量信号为A(t)＝a(t)+s(t)，其中a(t)为带有故障信息的信号，s(t)为噪声；同理，选取的第二个奇异值分量信号为B(t)＝b(t)+v(t)，其中b(t)为带有故障信息的信号，v(t)为噪声；根据互相关函数定义式可得

噪声和信号之间无相关性，即带有故障信息的信号a(t)和噪声v(t)的互相关函数R_av(τ)＝0，带有故障信息的信号b(t)和噪声s(t)的互相关函数R_sb(τ)＝0；噪声信号s(t)和v(t)之间也没有相关性，即R_sv(τ)＝0，因此R_AB(τ)＝R_ab(τ)；根据互相关函数的特性可知：同频率的周期信号或者包含同频率的周期成分的信号，互相关函数仍然是周期信号，其周期不变而且相位信息偏移丢失。