[发明专利]一种从微弱信号中识别船舶轴系动态固有频率的方法

权利要求书

1.一种从微弱信号中识别船舶轴系动态固有频率的方法，基于船舶轴系试验台实现，其特征在于，包括：

采集艉后轴承座振动信号，将采集的振动信号作为待检信号，输入Duffing振子状态方程，并获取方程的输出绘制振子轨迹相图；

对所述振子轨迹相图进行分析处理，提取振子轨迹相图中振子轨迹形态为大周期形态的信号成分；

对提取的大周期形态的信号成分进行分析，提取出的该信号成分的统计学特性，由所述统计学特性识别出真实的船舶轴系动态固有频率。

2.根据权利要求1所述的一种从微弱信号中识别船舶轴系动态固有频率的方法，其特征在于，采集艉后轴承座振动信号，包括：采用加速度传感器采集艉后轴承座处振动信号，其中采样频率2048Hz，采样间隔0.1Hz。

3.根据权利要求1所述的一种从微弱信号中识别船舶轴系动态固有频率的方法，其特征在于，所述Duffing振子状态方程为：

其中，x，y为Duffing振子方程的输出，γ为内置信号的幅值，ω为内置信号的角频率，ζ为阻尼比，a为待检信号的幅值，ω₁为待检信号的角频率，θ为待检信号的相位，n(t)为噪声信号。

4.根据权利要求1所述的一种从微弱信号中识别船舶轴系动态固有频率的方法，其特征在于，所述内置信号角频率ω调节范围为：

(ω_静-1％ω_静)～(ω_静+1％ω_静)，

其中，ω_静为轴系静态固有频率对应的角频率；

所述内置信号幅值γ被调节为使输出振子轨迹形态处于混沌态与大周期形态间的阈值。

5.根据权利要求1所述的一种从微弱信号中识别船舶轴系动态固有频率的方法，其特征在于，对所述振子轨迹相图进行分析处理，提取振子轨迹相图中振子轨迹形态为大周期形态的信号成分，包括：

利用谐波小波包对振动信号进行10层分解，分解至1024个频段，提取输出相图振子轨迹形态为大周期形态的信号成分。

6.根据权利要求1所述的一种从微弱信号中识别船舶轴系动态固有频率的方法，其特征在于，对提取的大周期形态的信号成分进行分析，提取出的该信号成分的统计学特性，又所述统计学特性识别出真实的船舶轴系动态固有频率，包括：

以概率密度的形式揭示提取出的信号成分的统计学特性；

当概率密度曲线为单峰时，则提取的频率为随机激励激发出的固有频率；

当概率密度曲线为双峰时，则提取的频率为周期激励激发出的谐波频率，从而识别出真实的船舶轴系动态固有频率。

7.根据权利要求1所述的一种从微弱信号中识别船舶轴系动态固有频率的方法，其特征在于，所述船舶轴系试验台主要包括：驱动电机(1)、轴系与配重盘(9)；

其中驱动电机(1)通过弹性联轴器(2)与轴系(4)相连接以驱动整个轴系(4)；

所述轴系(4)由中间轴承(3)、艉前轴承(6)、艉后轴承(7)支撑，且所述中间轴承(3)、艉前轴承(6)、艉后轴承(7)均安装在高度可调的丝杠轴承座上，且丝杠转动一周轴承高度可改变固定距离，所述艉后轴承(7)上安装有三轴加速度传感器(8)；

试验台还包括配重盘(9)安装在轴系末端。