[发明专利]轴承故障振动信号Schatten改进小波包与重构降噪方法

权利要求书

1.一种轴承故障振动信号Schatten改进小波包与重构降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取关于轴承故障振动信号的原始数据，并根据所述原始数据特性选择适当的小波函数，并确定目标分解层数；

步骤2，对原始数据进行小波包分解滤波，按照频段由低到高依次分解得到多个频段的小波包系数；

步骤3，对所述多个频段的小波包系数实施量化操作，存续于频谱中的额外频率部分的谱值被执行置零操作；

步骤4，根据量化后小波包系数与最优小波包基分解系数来进行快速小波包重构操作；

步骤5，将经过处理得到振动信号的主频振幅、相位、波形覆盖范围与原始信号的属性值进行一一比对，若误差在允许范围内则存储处理后的数据；若误差超出范围之外则需要跳至步骤3重新执行；

其中，所述步骤2包括：分别采用第一小波分解滤波器和第二小波分解滤波器对原始数据的低频部分和高频部分进行多次迭代分解，同时对每次迭代分解结果进行Schatten矩阵变换并进行隔点采样，直到分解至目标分解层数，得到原始数据各个频段对应的小波包系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标分解层数为4层，所述小波函数采用symlets6正交小波函数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，选择软或硬阈值函数对所述多个频段的小波包系数实施量化操作。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，选择硬阈值函数对所述多个频段的小波包系数实施量化操作。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4，包括：

步骤401，对每个频段的小波包系数进行隔点插零；

步骤402，利用第一小波分解滤波器和第二小波分解滤波器对数据进行重构；

步骤403，对重构数据进行schatten矩阵逆变换；

步骤404，多次重复步骤401～步骤403，实现小波包的快速重构。

6.一种轴承故障振动信号Schatten改进小波包与重构降噪装置，其特征在于，包括：

原始数据获取模块，获取关于轴承故障振动信号的原始数据，并根据所述原始数据特性选择适当的小波函数，并确定目标分解层数；

分解滤波模块，对原始数据进行小波包分解滤波，按照频段由低到高依次分解得到多个频段的小波包系数；

量化模块，对所述多个频段的小波包系数实施量化操作，存续于频谱中的额外频率部分的谱值被执行置零操作；

重构模块，根据量化后小波包系数与最优小波包基分解系数来进行快速小波包重构操作；

比对模块，将经过处理得到振动信号的主频振幅、相位、波形覆盖范围与原始信号的属性值进行一一比对，若误差在允许范围内则存储处理后的数据；

其中，所述分解滤波模块，用于分别采用第一小波分解滤波器和第二小波分解滤波器对原始数据的低频部分和高频部分进行多次迭代分解，同时对每次迭代分解结果进行Schatten矩阵变换并进行隔点采样，直到分解至目标分解层数，得到原始数据各个频段对应的小波包系数。