[发明专利]一种滚动轴承故障检测方法及系统

权利要求书

1.一种滚动轴承故障检测方法，其特征在于，包括：

获取待检测的滚动轴承的振动信号；

对所述振动信号进行傅里叶变换确定离散幅值谱；

利用基于谱包络的频谱分割方法对所述幅值谱进行自动划分，得到多个连续区间；并确定所述连续区间的数量以及每个所述连续区间的最大谱峰频率；

将连续区间的数量以及每个所述连续区间的最大谱峰频率作为变分模态分解算法的输入参数，并利用确定输入参数后的变分模态分解算法对所述振动信号进行分解，得到多个模式分量；所述输入参数包括模式的数量和每个模式的初始中心频率；

利用每个所述模式分量的包络谱对所述待检测的滚动轴承进行故障检测；

所述将连续区间的数量以及每个所述连续区间的最大谱峰频率作为变分模态分解算法的输入参数，并利用确定输入参数后的变分模态分解算法对所述振动信号进行分解，得到多个模式分量，具体包括：

将所述连续区间的数量作为所述变分模态分解算法的模式的数量；

将每个所述连续区间的最大谱峰频率作为每个模式的初始中心频率。

2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承故障检测方法，其特征在于，所述对所述振动信号进行傅里叶变换确定离散幅值谱，具体包括：

利用公式对所述振动信号进行傅里叶变换；

利用公式确定离散幅值谱；

其中，为离散的振动信号x(n)的离散傅里叶变换结果，X(k)为离散幅值谱，N为离散的振动信号x(n)的长度，n为离散的振动信号的序号，和k均为正整数。

3.根据权利要求2所述的一种滚动轴承故障检测方法，其特征在于，所述利用基于谱包络的频谱分割方法对所述幅值谱进行自动划分，得到多个连续区间，具体包括：

确定所述离散幅值谱的所有局部极大值及其坐标，并利用三次样条插值确定所述离散幅值谱的谱包络；

将长度为(W_d-1)/2的零值序列分别添加到所述谱包络的首尾两端，构成长度为N/2+W_d-1的序列；

然后利用宽度为W_d的滑动窗以逐点移动的方式将所述序列分割成J＝N/2个片段；

利用最大值滤波器依次对得到J个所述片段进行处理，得到处理后的谱包络；

利用由细到粗的直方图分割算法将处理后的谱包络自动分割成P段，得到离散幅值谱的初始分割边界和初始的区间；

根据所述初始分割边界，确定每个初始的区间内的离散幅值谱的最大幅值及对应的横坐标，并利用三次样条插值进行拟合；

将拟合确定的曲线作为所述离散幅值谱的新的谱包络，然后返回所述将长度为(W_d-1)/2的零值序列分别添加到所述谱包络的首尾两端，构成长度为N/2+W_d-1的序列的步骤，得到最终的分割边界；

根据所述最终的分割边界得到多个连续区间。

4.一种滚动轴承故障检测系统，其特征在于，包括：

振动信号获取模块，用于获取待检测的滚动轴承的振动信号；

离散幅值谱确定模块，用于对所述振动信号进行傅里叶变换确定离散幅值谱；

连续区间的参数确定模块，用于利用基于谱包络的频谱分割方法对所述幅值谱进行自动划分，得到多个连续区间；并确定所述连续区间的数量以及每个所述连续区间的最大谱峰频率；

模式分量确定模块，用于将连续区间的数量以及每个所述连续区间的最大谱峰频率作为变分模态分解算法的输入参数，并利用确定输入参数后的变分模态分解算法对所述振动信号进行分解，得到多个模式分量；所述输入参数包括模式的数量和每个模式的初始中心频率；

故障检测模块，用于利用每个所述模式分量的包络谱对所述待检测的滚动轴承进行故障检测；

所述模式分量确定模块具体包括：

模式的数量确定单元，用于将所述连续区间的数量作为所述变分模态分解算法的模式的数量；

模式的初始中心频率确定单元，用于将每个所述连续区间的最大谱峰频率作为每个模式的初始中心频率。