[发明专利]一种用于故障特征增强的最优解调频带确定方法

权利要求书

1.一种用于故障特征增强的最优解调频带确定方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤一，将振动加速度传感器吸附于滚动轴承的轴承座上，进行高频采样，在稳定转速f₀下得到振动信号；根据采样频率fs，截取一段时间内的振动信号作为原始信号x(t)；

步骤二，根据轴承的几何参数及参考轴转频f₀，计算外圈故障特征频率f_out，内圈故障特征频率f_inn，滚动体故障特征频率f_bal；

利用故障特征频率设置滑移滤波器组，滤波器的带宽为Bw：

Bw＝8×max{f_out,f_inn,f_bal}

滑移频率为step：

step＝min{f_out,f_inn,f_bal,Bw/20}

其中，f_out为外圈故障特征频率，f_inn为内圈故障特征频率，f_bal为滚动体故障特征频率，max{}与min{}分别表示取最大值与最小值；

根据滤波器的带宽Bw和滑移频率step构成滑移滤波器组；

步骤三，利用故障特征频率生成故障特征置信区间FCF-sets，具体为：外圈、内圈、滚动体的故障特征置信区间分别表示为FCF_out-sets、FCF_inn-sets、FCF_bal-sets，考虑到轴承运动的打滑特点，各部件的故障特征置信区间为kf_x×[0.98,1.02]，其中，f_x为f_out、f_inn、f_bal中之一，其中k为谐波阶次；

步骤四：利用滑移滤波器组对原始信号x(t)进行滤波，得到多个滤波信号x_i(t)，x_i(t)表示滑移滤波器组中第i个滤波器对原始信号x(t)进行滤波后得到的滤波信号x_i(t)，计算滤波信号x_i(t)的峭度值K_i和滤波信号包络谱X_i(f)；

将滤波信号包络谱X_i(f)中m阶谐波幅值之和最大值对应的频率f定义为主优频率f_DFi，根据滤波信号峭度K_i和滤波器组中心频率fc_i的对应关系，得到滤波信号峭度K随滤波器中心频率fc的变化关系；

在滤波信号的包络谱X_i(f)中，根据滤波信号包络谱主优频率f_DFi和滤波器组中心频率fc_i的对应关系，得到滤波信号包络谱主优频率f_DFi随滤波器中心频率fc的变化关系；

根据滤波信号包络谱主优频率f_DFi与各故障特征置信区间的关系对滤波信号峭度K_i进行赋值运算，如果滤波信号的包络谱主优频率f_DFi∈FCF_out-sets，则该滤波信号峭度值保留真实值，否则将该滤波信号视为高斯信号，峭度值设置为3，对所有滤波信号峭度值赋值运算完成后得到新的滤波信号峭度K_new随中心频率的变化关系；

步骤五：利用步骤四得到的新的滤波信号峭度K_new、滤波信号包络谱主优频率f_DFi以及故障特征置信区间FCF-sets，构建靶向耦合筛查机制TCSM-gram，横轴为中心频率，纵轴为主优频率，颜色轴为峭度K_new的值，颜色轴用以显示各故障主优频带的峭度变化；将各个故障特征置信区间内的峭度极大值K_newj对应的中心频率作为最优解调中心频率，如果故障特征置信区间内的峭度极大值不止一个，则选择最大的局部极大值对应的中心频率为最优解调中心频率，根据故障的最优解调中心频率和滤波器的带宽Bw，得到用于故障特征增强的最优解调频带。