[发明专利]一种基于能量峭度谱的流体机械调制频率提取方法

权利要求书

1.一种基于能量峭度谱的流体机械调制频率提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采集流体机械的振动、噪声或水声信号作为监测信号，用线性预测器估计监测信号中的确定性成分，并将其去除后得到降噪信号；

(2)确定频带分解的层数，按照1/2滤波器和1/3滤波器交叉叠加的形式构建非均匀滤波器组，将降噪信号输入非均匀滤波器组进行频带分解，得到各频段滤波信号；

(3)计算各频段滤波信号的峭度值和均方根值，并分别将其作为形状因子和能量因子；

(4)将各频段滤波信号的能量因子和形状因子相乘，得到能量峭度，进而获得能量峭度谱；

(5)根据最大值准则确定目标频层，根据平均值准则确定目标频层的若干个滤波信号作为目标信号；所述目标信号的确定过程为：

(5-1)根据能量峭度最大值所在位置确定目标频层；

(5-2)计算目标频层所有滤波信号能量峭度的平均值；

(5-3)确定放大因子，将能量峭度平均值乘以放大因子得到能量峭度基准值；

(5-4)选取目标频层中能量峭度大于能量峭度基准值的滤波信号作为目标信号；

(6)计算各目标信号的平方包络谱，并将各平方包络谱进行累加，再将其除以滤波信号个数得到平均平方包络谱；

(7)确定观察频率范围，将观察频率范围中的平均平方包络谱的取值按照从小到大进行排序，并从中选取基准值；

(8)从平均平方包络谱中捕捉流体机械的特征频率，得到其幅值，并将其除以基准值获取对应的信号表征比；所述特征频率包括但不限于轴频和叶频。

2.根据权利要求1所述的基于能量峭度谱的流体机械调制频率提取方法，其特征在于，步骤(1)，获取降噪信号的具体步骤为：

(1-1)根据流体机械的机械结构和运行原理，预设监测信号中的确定性成分的表达式；

(1-2)采用自回归模型或时域同步平均技术的线性预测器估计监测信号中的确定性成分；

(1-3)将监测信号减去估计的确定性成分，得到降噪信号。

3.根据权利要求1所述的基于能量峭度谱的流体机械调制频率提取方法，其特征在于，步骤(2)中，构建非均匀滤波器组的具体步骤为：

(2-1)根据监测信号的采样频率F_s，确定频带分解的层数；

(2-2)对于每一层频带分解，分为1/2滤波器层和1/3滤波器层两个子频层；在第k个1/2滤波器层，频率范围被均分为2^k个频带，在第k个1/3滤波器层，频率范围被均分为3×2^k-1个频带；

(2-3)对于每一个1/2滤波器层和1/3滤波器层，设计对应的带通滤波器，其带通范围对应于(2-2)中各频带的范围。

4.根据权利要求1所述的基于能量峭度谱的流体机械调制频率提取方法，其特征在于，步骤(3)中，所述形状因子和能量因子的计算步骤为：

(3-1)计算滤波信号的形状因子K(x)，计算公式如下：

式中，x(n)为滤波信号，代表滤波信号的平均值，N为滤波信号总长度；

(3-2)计算滤波信号的能量因子E(x)，计算公式如下：

式中，Δf代表滤波信号的频带宽度。

5.根据权利要求1所述的基于能量峭度谱的流体机械调制频率提取方法，其特征在于，步骤(4)中，所述能量峭度的计算公式为：

EK(x)＝E(x)K(x)

式中，E(x)为滤波信号的能量因子，K(x)为滤波信号的形状因子。