[发明专利]一种混合信号分离方法

说明书

本发明公开了一种混合信号分离方法，其包括：获取齿轮箱的故障信号；通过对故障信号进行频谱分析，获取频谱特征参数；根据频谱特征参数和预设的波动范围和波动步长，生成平稳调制基函数集合；对平稳调制基函数集合与故障信号进行相关运算，提取出与故障信号最相关的平稳调制分量；从故障信号中减去上一步骤中提取出来的平稳调制分量，将两者差值记为剩余项；比较故障信号与剩余项的差值，若小于预设值，则执行下一步骤；否则以剩余项作为故障信号，重复执行上两个步骤；将提取出的所有平稳调制分量相加，获得平稳调制信号；对剩余项进行小波变换，提取其中的冲击调制信号。本发明能够将混合在一起的平稳调制信号与冲击调制信号分离。

技术领域

本发明涉及齿轮箱故障诊断技术领域，尤其涉及一种混合信号分离方法。

背景技术

齿轮箱是一种机械设备中用来传递运动和动力的重要部件。齿轮箱一旦发生故障，其带来的后果将非常严重。由于在齿轮箱中出现如点蚀、断齿、疲劳剥落等故障时，会产生周期性的脉冲冲击力，从而产生振动信号的冲击调制现象，经过调制的振动信号中包括冲击调制信号，在频谱上表现为啮合频率或固有频率两侧出现间隔均匀的调制边频带，因此目前对于齿轮箱故障的诊断方法大多都是通过收集齿轮箱中经过调制的振动信号，识别其中的冲击调制信号。

然而，某些齿轮箱在运作的过程中由于器件之间的配合、非完全刚性支撑等因素的影响，振动信号除了发生冲击调制之外还包括另一种调制，称为平稳调制，平稳调制信号会在频谱上表现出与冲击调制信号相似的频谱特征，从而对冲击调制信号的提取和识别造成干扰，使得现有的齿轮箱故障诊断方法不能有效、准确地提取和识别冲击调制信号，导致齿轮箱故障诊断的结果不够准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合信号分离方法，所述混合信号分离方法能够在故障诊断之前将混合在一起的平稳调制信号与冲击调制信号分离开来，使得故障诊断的结果更准确。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种混合信号分离方法，包括如下步骤：

S1：获取齿轮箱的故障信号；

S2：通过对故障信号进行频谱分析，获取频谱特征参数；所述频谱特征参数包括平稳调制的载波频率、调制频率及倍频的次数；其中，所述载波频率为齿轮箱啮合频率及其倍频，所述调制频率为齿轮所在轴的转频及其倍频；

S3：根据频谱特征参数和预设的波动范围和波动步长，按照波动步长计算获得包括载波频率、调制频率及倍频的次数在内的波动参数集合；将波动参数集合代入平稳调制信号模型生成平稳调制基函数集合；其中，f_n是调制频率，f_z是载波频率，k和m分别是调制频率和载波频率的倍频的次数，和分别是调制频率和载波频率的初始相位；

S4：对平稳调制基函数集合与故障信号进行相关运算，提取出与故障信号最相关的平稳调制分量；

S5：从故障信号中减去上一步骤中提取出来的平稳调制分量，将两者差值记为剩余项；

S6：比较故障信号与剩余项的差值，若小于预设值，则执行步骤S7；否则以剩余项作为故障信号，重复执行所述步骤S4以及步骤S5；

S7：将提取出的所有平稳调制分量相加，获得平稳调制信号；

S8：对剩余项进行小波变换，提取其中的冲击调制信号。