[发明专利]基于时频谱相关性分析的旋转机械故障特征提取方法

权利要求书

1.基于时频谱相关性分析的旋转机械故障特征提取方法，包括以下步骤：

(1)在旋转机械设备上采集一组长度为L的振动加速度信号x(n)，其中n＝0,1,…,L-1；

(2)对信号x(n)进行时频变换，得到时频谱TFD(l,k)，其中时间l＝0,1,…,L-1，频率k＝0,1,…,L/2-1；

(3)在时频谱TFD(l,k)中选取两个时频点(l₁,k₁)、(l₂,k₂)，从而选取一个冲击特征I(i,j)，其中时间i＝0,1,…,l₂-l₁，频率j＝0,1,…,k₂-k₁；冲击特征I(i,j)所在的时频区块为TFD(l_o,k_o)，即I(i,j)＝TFD(l_o,k_o)，其中时间l_o＝l₁,l₁+1,…,l₂，频率k_o＝k₁,k₁+1,…,k₂；

(4)在时频谱TFD(l,k)中，保持频带[k₁,k₁+1,…,k₂]不变，令冲击特征I(i,j)从时间点l＝0开始，沿着时间轴逐点平移；

(5)在时间点l＝p_t处，其中0≤p_t≤L-(l₂-l₁)-1，冲击特征I(i,j)在时频谱TFD(l,k)中遮掩的时频区块为P(i,j)＝TFD(l_p,k_o)，其中时间l_p＝p_t,p_t+1,…,p_t+(l₂-l₁)；

(6)计算冲击特征I(i,j)与遮掩时频区块P(i,j)之间的相关系数ρ_IP(p_t)，计算公式为：

其中为冲击特征I(i,j)的均值，计算公式为：

为遮掩时频区块P(i,j)的均值，计算公式为：

(7)冲击特征I(i,j)平移至时间点l＝L-(l₂-l₁)-1后，平移结束，得到冲击特征I(i,j)与[L-(l₂-l₁)]个遮掩时频区块之间的相关系数序列ρ_IP(p)，其中p＝0,1,…,L-(l₂-l₁)-1；

(8)对相关系数序列ρ_IP(p)进行傅里叶变换，从频谱中提取故障特征频率。

2.基于时频谱相关性分析的旋转机械故障特征提取方法，其特征在于，所述步骤(2)中的时频变换算法包括S变换，计算公式为：

其中S(l,k)为S变换谱在时频点(l,k)处的元素值，L为信号x(n)的长度，X(m)为信号x(n)的傅里叶变换，计算公式为：

所述的时频谱TFD(l,k)等于S变换谱的绝对值，即TFD(l,k)＝|S(l,k)|。