[发明专利]一种旋转机械振动信号阶比谱确定方法及装置

说明书

本申请公开了一种旋转机械振动信号阶比谱确定方法及装置。该方法包括：分别获取旋转机械运行时的转速信号和由所述旋转机械引起的振动信号，其中，所述转速信号基于第一采样频率采样得到，所述振动信号基于第二采样频率采样得到，所述第一采样频率高于所述第二采样频率，且所述转速信号和所述振动信号通过同步采样得到；基于所述转速信号，对所述振动信号进行处理，以得到等角度采样数据；对所述等角度采样数据进行傅里叶变换，得到阶比谱。这样，通过不同采样频率得到转速信号和振动信号，且转速信号对应的采样频率高于振动信号对应的采样频率，并基于转速信号对振动信号进行处理，提升了阶比信息提取的准确性和阶比分析的计算速度。

技术领域

本申请涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种旋转机械振动信号阶比谱确定方法及装置。

背景技术

在工程实践中，旋转机械(比如发动机等)常在时变转速和时变负载条件下工作，导致振动信号具有复杂性和非平稳性，给状态监测和故障特征提取带来困难。阶比谱分析为识别时变特征提供了一种有效的方法。

目前，一般采用等角度采样模拟阶比跟踪、基于等时间采样的频域阶比分析或者基于瞬时频率估计的阶比分析，得到阶比谱。但在采用等角度采样模拟阶比跟踪方式时，往往需要通过模拟硬件设备，比如专门的编码器、跟踪滤波器和比例合成器等，而这些硬件相当复杂且昂贵，且有技术指标限制，在航空发动机相关的应用场合中，现场的安装也会是很大的问题，所以该技术很难实现。在基于等时间采样的频域阶比分析时，由于傅里叶变换是分析平稳信号的得力工具，但是用它来分析航空发动机变速阶段的非平稳振动信号，就会带来很多问题，如阶比分辨率低及频谱泄露等。在基于瞬时频率估计的阶比分析时，时频变换是进行非平稳信号处理的有效工具，其可变的时频分辨率为非平稳信号的分析提供了有力支撑，但是由于其计算量巨大，对硬件平台要求较高且无法实现实时计算，所以在实际的工程应用中，很难实现。

发明内容

本申请旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的是提供一种一种旋转机械振动信号阶比谱确定方法及装置，提升了阶比信息提取的准确性和阶比分析的计算速度。

为达到上述目的，第一方面，本申请提供了一种旋转机械振动信号阶比谱确定方法，所述方法包括：

分别获取旋转机械运行时的转速信号和由所述旋转机械引起的振动信号，其中，所述转速信号基于第一采样频率采样得到，所述振动信号基于第二采样频率采样得到，所述第一采样频率高于所述第二采样频率，且所述转速信号和所述振动信号通过同步采样得到；

基于所述转速信号，对所述振动信号进行处理，以得到等角度采样数据；

对所述等角度采样数据进行傅里叶变换，得到阶比谱。

在一种可能的实现方式中，所述基于所述转速信号，对所述振动信号进行处理，具体包括：

确定在目标时间段内所述转速信号中N个脉冲的脉冲位置，N≥2；

基于目标振动点数，分别对所述振动信号中位于各个相邻的所述脉冲位置内的振动数据的点数进行目标处理，以得到等角度采样数据，所述目标处理为抽取处理，或者，为插值和抽取处理。

在一种可能的实现方式中，所述目标处理为插值和抽取处理；所述基于目标振动点数，分别对所述振动信号中位于各个相邻的所述脉冲位置内的振动数据的点数进行目标处理，具体包括：

针对任一相邻的所述脉冲位置内的振动数据的第一点数，确定所述第一点数小于所述目标振动点数的N倍，N大于1，在所述任一相邻的所述脉冲位置内插入振动点数，以使得所述任一相邻的所述脉冲位置内的振动数据达到第二点数，所述第二点数至少为N倍的所述目标振动点数；

从所述任一相邻的所述脉冲位置内的抽取所述目标振动点数的振动数据。