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高阶频率加权能量算子在列车轴箱轴承故障诊断中的应用 被引量:7
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作者 刘泽潮 张兵 +2 位作者 易彩 吴文逸 黄晨光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期46-56,共11页
针对轴箱轴承振动信号中微弱故障冲击难以识别的问题,提出了高阶频率加权能量算子的信号解调方法,进而完成轴箱轴承的故障诊断。频率加权能量算子(FWEO)通过在解调时加入信号中瞬时频率的权重,从而提高了干扰情况下解调的鲁棒性,但是当... 针对轴箱轴承振动信号中微弱故障冲击难以识别的问题,提出了高阶频率加权能量算子的信号解调方法,进而完成轴箱轴承的故障诊断。频率加权能量算子(FWEO)通过在解调时加入信号中瞬时频率的权重,从而提高了干扰情况下解调的鲁棒性,但是当干扰信号能量较大时,FWEO依然无法有效解调轴承的故障冲击信息。因此,在FWEO基础上通过高阶的导数运算,形成了高阶频率加权能量算子(HFWEO)。HFWEO通过高阶导数运算提高了瞬时频率的权重,从而有效提高了HFWEO对干扰信号的抑制作用;使用相关峭度准则确定合适的阶次,保证HFWEO在提高抗干扰性的同时又引入较少的高频噪声,从而实现更可靠的轴箱轴承故障诊断。使用所提出的解调方法对仿真信号与轴箱轴承振动信号进行解调,并与传统解调方法进行对比,结果表明,提出的HFWEO能量算子对干扰具有很好的抑制作用,可以在较低信号干扰比情况下具有良好的解调效果,同时所提的相关峭度准则可以准确地确定最佳的HFWEO阶次,在复杂干扰情况下依然可以有效提取轴承故障冲击,克服了传统解调方法在干扰严重时的局限性,抑制了干扰的影响,对信号中故障冲击识别更加有效,为更准确、快速判断轴承故障类型提供了可靠保证。 展开更多
关键词 列车轴箱轴承 滚动轴承故障诊断 能量算子解调 高阶频率加权能量算子
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强噪声背景下频率加权能量算子和变分模态分解在轴承故障提取中的应用 被引量:20
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作者 徐元博 蔡宗琰 +1 位作者 胡永彪 丁凯 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期513-522,共10页
从机械系统中传出的信号通常包含着不同的叠加振动成分,包括有用信息以及不可避免的背景噪声和其他频率干扰,因此波形较为复杂,并且其幅值和频率会随着时间发生变化。当背景环境较为复杂或噪声较大时,从混合信号中提取出的轴承故障特征... 从机械系统中传出的信号通常包含着不同的叠加振动成分,包括有用信息以及不可避免的背景噪声和其他频率干扰,因此波形较为复杂,并且其幅值和频率会随着时间发生变化。当背景环境较为复杂或噪声较大时,从混合信号中提取出的轴承故障特征信号更是如此。对于此类信号,模态分解算法不仅可以去除大量的高频噪声,而且还能将振动信号分解成一系列具有单一成分的模态分量,从而更好地发现振动信号的物理意义。引入一种新的轴承故障特征提取方法,首先利用变分模态分解算法先将故障信号分解为若干个成分单一的模态分量;然后利用一种新的能量算子——频率加权能量算子对含有故障频率的模态分量进行处理,得到其能量谱从而提取出轴承故障特征频率;最后以一种常见的振动筛分设备振动筛为实际案例,对其轴承故障特征进行提取,并通过对比,说明了该算法的优越性和实用性。 展开更多
关键词 故障诊断 滚动轴承 振动筛 变分模态分解 频率加权能量算子
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变步长频率加权能量算子在轴承故障诊断中的应用 被引量:8
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作者 刘泽潮 林建辉 +1 位作者 丁建明 吴文逸 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期86-92,共7页
通过包络解调可以提取调制信号中的周期成分来实现轴承故障的早期诊断与预警。但在进行包络解调时,需要解调信号必须为单调幅调频信号,且解调效果容易受到其他干扰信号的影响。频率加权能量算子较包络解调具有更高鲁棒性,但频率加权能... 通过包络解调可以提取调制信号中的周期成分来实现轴承故障的早期诊断与预警。但在进行包络解调时,需要解调信号必须为单调幅调频信号,且解调效果容易受到其他干扰信号的影响。频率加权能量算子较包络解调具有更高鲁棒性,但频率加权能量算子在离散化时使用的中点平均差分方法对中心频率较低的调制信号进行解调时鲁棒性较差。因此变步长频率加权能量算子通过改变步长参数来增强其在中心频率较低时的鲁棒性。通过分析与试验验证表明,变步长频率加权能量算子在整个频带都具有较好的解调效果。变步长频率加权能量算子可以在信号未经分解的前提下实现不同共振频带的解调,所以具有更强的工程应用价值。 展开更多
关键词 滚动轴承故障诊断 频率加权能量算子 变步长差分
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频率加权能量算子在振动筛故障诊断中的应用 被引量:6
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作者 徐元博 蔡宗琰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2475-2482,共8页
Teager能量算子解调方法在信号领域已经得到广泛应用,但由于对噪声较为敏感,造成其鲁棒性较差。振动筛属于振动机械设备中的筛分设备,其结构特点与运行原理与普通的旋转机械有着很大不同,因此提取出的振动信号同旋转机械提取出的振动信... Teager能量算子解调方法在信号领域已经得到广泛应用,但由于对噪声较为敏感,造成其鲁棒性较差。振动筛属于振动机械设备中的筛分设备,其结构特点与运行原理与普通的旋转机械有着很大不同,因此提取出的振动信号同旋转机械提取出的振动信号也同样有着较大区别,主要体现在,信号中不仅存在着大量的背景噪声,而且信号中的成分也较为复杂,因此传统的能量算子在振动机械的实际应用上受到了很大限制。基于此,提出一种全新的能量算子方法—频率加权能量算子,该方法在很大程度上解决了传统能量算子关于噪声敏感性的缺点。将该方法应用到仿真模拟实验与振动筛实际应用中,并同传统的能量算子进行比较,发现能够很好的分离出故障频率,证明了该方法具有实用性与优越性。 展开更多
关键词 振动筛 轴承故障诊断 频率加权能量算子 能量算子
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变速工况下基于IEWT能量阶次谱的风电机组轴承故障诊断 被引量:11
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作者 王晓龙 闫晓丽 何玉灵 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期479-486,共8页
为准确检测变转速工况下风电机组轴承损伤,对传统经验小波变换进行改进,并与计算阶次追踪和频率加权能量算子相融合,提出基于改进经验小波变换(IEWT)能量阶次谱的诊断方法。首先,利用计算阶次追踪对获取的时域信号进行等角度重采样,继... 为准确检测变转速工况下风电机组轴承损伤,对传统经验小波变换进行改进,并与计算阶次追踪和频率加权能量算子相融合,提出基于改进经验小波变换(IEWT)能量阶次谱的诊断方法。首先,利用计算阶次追踪对获取的时域信号进行等角度重采样,继而对重采样角域信号进行IEWT处理,通过小波支撑区间的平移-缩放操作确定最佳边界参数后,利用所构造的小波从角域信号中分离出敏感模态分量。为进一步放大故障特征,利用频率加权能量算子计算出敏感模态分量的瞬时能量,并通过分析所得能量阶次谱可最终判定轴承运行状态。实验及工程现场信号验证表明,IEWT能量阶次谱方法能有效诊断变速工况下风电机组轴承损伤,具有一定工程参考价值。 展开更多
关键词 变转速 风电机组 轴承损伤 经验小波变换 频率加权能量算子
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列车牵引电机轴承故障特征稀疏在线监测方法 被引量:2
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作者 彭乐乐 陈谢祺 +2 位作者 郑树彬 林建辉 钟倩文 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第11期109-118,共10页
列车牵引电机轴承状态多传感数据无线感知及在线监测技术是确保轨道车辆可靠运行的关键技术之一,现有的方法存在数据量大传输困难及特征小数据监测可视化不明显的问题。为此,提出一种列车牵引电机轴承故障特征稀疏在线监测方法,利用粒... 列车牵引电机轴承状态多传感数据无线感知及在线监测技术是确保轨道车辆可靠运行的关键技术之一,现有的方法存在数据量大传输困难及特征小数据监测可视化不明显的问题。为此,提出一种列车牵引电机轴承故障特征稀疏在线监测方法,利用粒子群优化多点最优调整的最小熵解卷积的方法(PSO-MOMED)提取了背景噪声下电机轴承故障特征信号,采用离散余弦变换的压缩感知方法实现电机轴承特征的小数量多传感器采集,基于高阶频率加权能量算子(HFWEO)增强轴承故障特征稀疏可视化,并通过搭建试验台及某线路现场实测验证了所提方法的有效性。实验结果表明,信噪比为-10 dB时,相比传统方法,粒子群优化多点最优调整的最小熵解卷积方法可以更加有效的提取故障特征信号;在压缩率90%的情况下,从牵引电机轴承故障特征稀疏感知信号中能清晰表征轴承故障特征频率成分,有效解决了列车牵引电机轴承状态多传感数据无线感知及在线监测技术难题。 展开更多
关键词 轨道车辆 多传感无线监测 粒子群多点最优调整的最小熵解卷积 压缩感知 高阶频率加权能量算子
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基于AVMD和二阶FWEO的滚动轴承故障诊断 被引量:6
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作者 王琇峰 文俊 +1 位作者 倪泽行 吴任穷 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期246-253,406,共9页
针对滚动轴承振动信号中常包含有谐波、高斯白噪声和非周期性瞬态冲击成分,导致故障特征提取困难的问题,提出一种基于自适应的变分模态分解(adaptive variational mode decomposition,简称AVMD)和二阶频率加权能量算子(second-order fre... 针对滚动轴承振动信号中常包含有谐波、高斯白噪声和非周期性瞬态冲击成分,导致故障特征提取困难的问题,提出一种基于自适应的变分模态分解(adaptive variational mode decomposition,简称AVMD)和二阶频率加权能量算子(second-order frequency weighted energy operator,简称SFWEO)的滚动轴承故障诊断方法。首先,根据不同的信号自适应地确定模式数和惩罚因子,利用参数优化的变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)对原始信号进行分解,得到多个本征模式函数(instrinsic mode function,简称IMF);其次,计算每个IMF的时频加权峭度,根据时频加权峭度最大化准则选择最佳IMF;最后,采用二阶频率加权能量算子对最佳IMF进行解调。仿真和试验结果表明,所提方法克服了传统VMD算法分解精度受参数影响较大导致信号出现过分解或欠分解的问题,同时二阶频率加权能量算子对信号中的干扰成分具有很好的抑制作用,有效提高了诊断正确率。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 变分模态分解 二阶频率加权能量算子
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基于MED-FWEO的滚动轴承故障检测 被引量:2
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作者 马春文 詹凌峰 胡俊锋 《机床与液压》 北大核心 2020年第14期195-199,共5页
频率加权能量算子(FWEO)能够通过对信号瞬时能量的追踪消除信号中的噪声分量,突出故障冲击分量,对于轴承信号的处理具有较强的抗干扰性,然而对强噪声干扰下的信号则效果不够理想。针对该问题,提出将最小熵解卷积(MED)用于信号的预处理,... 频率加权能量算子(FWEO)能够通过对信号瞬时能量的追踪消除信号中的噪声分量,突出故障冲击分量,对于轴承信号的处理具有较强的抗干扰性,然而对强噪声干扰下的信号则效果不够理想。针对该问题,提出将最小熵解卷积(MED)用于信号的预处理,以此消除信号采样过程中的传递噪声干扰,增强信噪比;而后以FWEO对处理后信号的瞬时能量进行追踪,从能量的角度进行故障特征的二次增强;最后通过包络谱分析获得诊断结果。仿真数据、实验室数据均表明所提方法能够在受强噪声干扰下的轴承故障信号中大幅消除噪声,准确提取出故障分量。 展开更多
关键词 最小熵解卷积 频率加权能量算子 能量追踪 特征增强
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基于HFWEO 和包络谱熵的轴箱轴承故障诊断方法研究
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作者 伍川辉 郭辉 +1 位作者 尹纪磊 刘泽潮 《铁道机车车辆》 北大核心 2021年第6期105-110,共6页
轴箱轴承作为高速列车走行部中关键部件,它的故障监测诊断对于列车安全稳定运行至关重要。轴箱轴承在承受车体垂向载荷时,也受到轮轨激扰的影响。为在轮轨激扰下依然可以有效提取出轴承故障冲击信息,文中在频率加权能量算子(FWEO)的基... 轴箱轴承作为高速列车走行部中关键部件,它的故障监测诊断对于列车安全稳定运行至关重要。轴箱轴承在承受车体垂向载荷时,也受到轮轨激扰的影响。为在轮轨激扰下依然可以有效提取出轴承故障冲击信息,文中在频率加权能量算子(FWEO)的基础上提出了高阶频率加权能量算子(HFWEO)信号解调算法,HFWEO通过增大瞬时频率的权重,提高了算法的抗干扰性。同时利用包络谱熵确定HF⁃WEO算法的阶数,避免引入高频噪声。通过仿真信号以及试验信号进行验证,结果表明,相对希尔伯特变换(HT)、Teager能量算子,文中提出的算法在轮轨激扰下依然能够有效地提取轴箱轴承故障冲击。 展开更多
关键词 轴箱轴承 轮对冲击 故障诊断 高阶频率能量解调算子
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基于WPD-FWEO的轴承故障特征增强方法 被引量:3
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作者 丁金玲 胡俊锋 林凤涛 《机床与液压》 北大核心 2020年第11期194-199,共6页
用小波包分解(Wavelet Packet Decomposition,WPD)处理低信噪比信号时,常出现残存大量带内噪声的问题,严重影响了后期的故障诊断准确性。针对该问题,提出将频率加权能量算子(Frequency-Weighted Energy Operator,FWEO)作为小波包分解的... 用小波包分解(Wavelet Packet Decomposition,WPD)处理低信噪比信号时,常出现残存大量带内噪声的问题,严重影响了后期的故障诊断准确性。针对该问题,提出将频率加权能量算子(Frequency-Weighted Energy Operator,FWEO)作为小波包分解的后处理器,以消除其带内噪声,增强故障特征提取效果。对采样获得的故障数据进行3层小波包分解,得到各频带系数;对每个频带系数进行峭度计算,以峭度最大原则获取最优频带系数;以频率加权能量算子追踪最优频带系数的瞬时能量,从信号能量的角度消除信号中的带内噪声成分,二次增强信号中隐藏的故障脉冲信息;对其进行包络谱分析,得到最终诊断结果。仿真数据、实验室数据和工程数据验证了所提方法的有效性和实用性。 展开更多
关键词 小波包分解 频率加权能量算子 峭度 故障诊断
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