專利名稱：一種適用于在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號提取方法，具體涉及用于在線動(dòng)平衡測量的不平衡信號提取方法。
背景技術(shù)：
在線動(dòng)平衡裝置作為在線故障診斷裝置的一部分，目前已提出置于各種高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械內(nèi)以提高機(jī)械的旋轉(zhuǎn)精度、穩(wěn)定性、可靠性。在線動(dòng)平衡的原理是當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械以工作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過對安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)上的傳感器采集的振動(dòng)信號濾波消噪提取出不平衡信號，計(jì)算出不平衡量的大小和位置，通過在線不平衡補(bǔ)償裝置對旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行平衡。由于引起旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的激勵(lì)源眾多以及振動(dòng)信號采集裝置的電氣干擾，由傳感器所獲原始振動(dòng)信號往往是摻雜大量污染信號的不平衡信號。因而，如何從強(qiáng)噪聲背景中精確地提取出不平衡信號直接關(guān)系平衡效果，是在線動(dòng)平衡的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。近年來，根據(jù)不平衡信號頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻相同的顯著特征，結(jié)合常用的信號處理方法，人們提出了一些適用旋轉(zhuǎn)機(jī)械不平衡信號提取的方法，主要有FFT法、互相關(guān)法和最小二乘參數(shù)擬合估計(jì)法。FFT法采用成熟的快速傅里葉變換得到信號頻譜圖，運(yùn)算速度快，但由于泄露和柵欄效應(yīng)提取精度較低，尤其相位誤差較大，需要進(jìn)行較復(fù)雜的修正。最小二乘參數(shù)估計(jì)法是在最小二乘原理的基礎(chǔ)上對轉(zhuǎn)頻頻率的正弦信號進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，運(yùn)算時(shí)間長，不適合于在線動(dòng)平衡?；ハ嚓P(guān)法通過與轉(zhuǎn)頻同頻正弦信號和振動(dòng)信號互相關(guān)后即可計(jì)算出不平衡信號的幅值和相位，提取精度高。目前提出的一種間接運(yùn)算法，先通過FFT計(jì)算信號的互譜，再作FFT逆變換得互相關(guān)函數(shù)，大大提高了互相關(guān)運(yùn)算速度，更易滿足在線動(dòng)平衡的實(shí)時(shí)性要求。郭俊華等2011年發(fā)表在機(jī)械與電子期刊的文獻(xiàn)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡中振動(dòng)信號幅值相位的提取方法研究中比較了傳統(tǒng)FFT變換法、整周期采樣DFT法、互相關(guān)法三種幅值和相位提取法，并通過結(jié)果指出，互相關(guān)法具有計(jì)算時(shí)間短，精度高的優(yōu)點(diǎn)，在采樣長度足夠長時(shí)無需整周期采樣，能擺脫鎖相電路等硬件設(shè)備。然而所提方法由于缺少消噪處理，在強(qiáng)噪聲背景下幅值和相位提取精度會(huì)大大降低；同時(shí)該法需要與兩個(gè)正弦信號互相關(guān)，計(jì)算較復(fù)雜。中國專利公開號CN102353500 A,
公開日2012年02月05號，發(fā)明創(chuàng)造的名稱一種用于動(dòng)平衡測量的不平衡信號提取方法，該申請案公開了在對振動(dòng)信號跟蹤濾波后根據(jù)有無近頻干擾分別采用正弦參數(shù)搜索法和互相關(guān)法提取不平衡信號。該專利所公開方法中正弦參數(shù)搜索法運(yùn)算時(shí)間長，不能滿足在線動(dòng)平衡對信號提取的高時(shí)效要求。事實(shí)上，由于各種機(jī)械、電氣干擾的存在，實(shí)驗(yàn)中采集的原始振動(dòng)信號往往噪聲非常大。尤其當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械不平衡質(zhì)量很小時(shí)，質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng)信號完全被噪聲信號所掩蓋。此外，不同工況下旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速是不同，不平衡信號的頻率也是不同，消噪處理和信號提取方法必須具有根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)整參數(shù)的功能。在線動(dòng)平衡對實(shí)時(shí)性要求高，所提出的信號提取法必須運(yùn)算簡單，耗時(shí)短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種適用于在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取方法，以在旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線狀態(tài)下從強(qiáng)噪聲背景中快速準(zhǔn)確地提取出微弱的不平衡信號，為在線動(dòng)平衡的質(zhì)量不平衡量的測量提供依據(jù)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取法，具體步驟如下(I)對振動(dòng)傳感器傳來的振動(dòng)信號調(diào)理、采樣，通過鍵相傳感器的鍵相脈沖設(shè)置振動(dòng)信號和標(biāo)準(zhǔn)正弦信號的時(shí)間參考點(diǎn)，然后對振動(dòng)信號進(jìn)行兩級FIR濾波實(shí)現(xiàn)信號降噪，對標(biāo)準(zhǔn)正弦信號進(jìn)行完全相同的兩級濾波產(chǎn)生與振動(dòng)信號相同的相位滯后；(2)判斷濾波后信號是否含有大幅值干擾信號，如有大幅值干擾信號，先對振動(dòng)信號插值處理，然后采用互相關(guān)法獲得大幅值干擾信號的近似幅值和相位，然后根據(jù)各大幅
值干擾成分的頻率、幅值和相位構(gòu)造正弦信號，最后在濾波后信號中減去所述構(gòu)造信號，如沒有大幅值干擾，不做此步處理；(3)對濾波后標(biāo)準(zhǔn)正弦信號插值處理后與步驟(2)后的振動(dòng)信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，采用改進(jìn)互相關(guān)提取法由互相關(guān)信號計(jì)算出不平衡信號，即不平衡質(zhì)量引起的振動(dòng)信號的幅值和相位。上述不平衡信號提取法中，所述在振動(dòng)信號和標(biāo)準(zhǔn)正弦信號間設(shè)置時(shí)間參考點(diǎn)具體方法是，鍵相脈沖信號在采集命令作用下經(jīng)觸發(fā)器產(chǎn)生的觸發(fā)信號在上升沿同時(shí)觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換器采樣和數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生信號。上述不平衡信號提取法中，所述兩級濾波由兩級數(shù)字濾波器完成，第一級濾波器為單個(gè)數(shù)字低通FIR濾波器，第二級濾波器為單個(gè)數(shù)字帶通濾波器，由控制器根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)頻從預(yù)置數(shù)字FIR濾波器組中選擇，兩級濾波器之間插入一個(gè)采樣整數(shù)倍抽取過程。上述不平衡信號提取法中，所述預(yù)置數(shù)字FIR濾波器組包含多個(gè)帶通FIR濾波器，在幅頻圖上，相鄰濾波器的上、下限截止頻率首尾相接，預(yù)置數(shù)字FIR濾波器組在信號處理前設(shè)計(jì)并預(yù)置到信號處理裝置。上述不平衡信號提取法中，讓標(biāo)準(zhǔn)正弦信號經(jīng)過與振動(dòng)信號完全相同的兩級FIR濾波器處理，產(chǎn)生相同的相位滯后。上述不平衡信號提取法中，對濾波后信號FTT變換得到信號幅頻圖，在第二級濾波器通帶內(nèi)搜索有無幅值大于轉(zhuǎn)頻處信號幅值的80%的干擾信號確定有無大幅值干擾。上述不平衡信號提取法中，所述改進(jìn)互相關(guān)提取法指濾波和去大幅值干擾后的振動(dòng)信號與濾波后標(biāo)準(zhǔn)正弦信號互相關(guān)計(jì)算后得到互相關(guān)信號Rxy (r)，在振動(dòng)延遲r取值[-fs Ji /ω ,仁31/(0)范圍內(nèi)搜索1^(1·)的最大值,得到互相關(guān)信號最大幅值A(chǔ)和延遲r的取值λ，數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)正弦信號表達(dá)式為X=XciSin(GU)，則不平衡信號幅值為2Α/Χ(Ι，相位為ω ；λ，其中ω為角頻率，與旋轉(zhuǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)角頻率相同，fs為采樣頻率。上述不平衡信號提取法中，所述振動(dòng)傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子支撐件上獲取振動(dòng)信號，鍵相傳感器固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子支撐件上，鍵相傳感器的標(biāo)記固定在轉(zhuǎn)子上，鍵相傳感器在標(biāo)記每次經(jīng)過其時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明采用兩級FIR濾波器和去大幅值干擾減法運(yùn)算對振動(dòng)信號消噪在消除大量噪聲的同時(shí)保證不平衡信號不受影響，有益于提高不平衡信號的提取精度。(2)本發(fā)明中第二級濾波器由微控制器從預(yù)置濾波器組選擇，不但使提取方法對機(jī)械的轉(zhuǎn)速?zèng)]有特殊要求，通用性強(qiáng)，還減少了設(shè)計(jì)濾波器的時(shí)間，有利于節(jié)省信號提取時(shí)間更好地滿足在線裝置的時(shí)效性。(3)本發(fā)明通過使標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)信號經(jīng)過和原始振動(dòng)信號相同的濾波過程保證了標(biāo)準(zhǔn)正弦信號和不平衡信號濾波后的相位移動(dòng)相同，消除了濾波相位滯后對不平衡信號相位提取的不利影響，省去了濾波器設(shè)計(jì)中保證無相位移動(dòng)的繁瑣工作。(4)本發(fā)明采用的改進(jìn)互相關(guān)提取法，只需一次互相關(guān)運(yùn)算后尋找最值，與傳統(tǒng)互相關(guān)法的兩次互相關(guān)運(yùn)算相比，減少了運(yùn)算時(shí)間。


圖1為本發(fā)明的信號處理系統(tǒng)組成示意圖。圖2為本發(fā)明的微控制器中的數(shù)字信號處理流程圖。圖3為本發(fā)明的第二級濾波器所需的預(yù)置濾波器組各濾波器通帶分布圖。圖4為本發(fā)明中兩級濾波和去大幅值干擾處理過程中振動(dòng)信號的幅頻圖，其中子圖a)為原始振動(dòng)信號幅頻圖，子圖b)為a)的局部放大圖，子圖c)為兩級濾波后振動(dòng)信號的幅頻圖，子圖d)為去大幅值干擾后振動(dòng)信號的幅頻圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1所示為本發(fā)明的信號處理系統(tǒng)組成示意圖。本發(fā)明所述適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取法包括傳感器模塊、數(shù)字正弦信號模塊、數(shù)字信號處理微控制器。傳感器模塊包括鍵相傳感器、振動(dòng)信號傳感器、相應(yīng)的信號調(diào)理裝置和A/D轉(zhuǎn)換器。鍵相傳感器產(chǎn)生鍵相脈沖作為轉(zhuǎn)頻計(jì)算信號和不平衡信號相位參考，要求反應(yīng)迅速、精度高、干擾少，選用光電傳感器。鍵相光電傳感器獲得的原始脈沖因不易分辨而不利于計(jì)數(shù)，需經(jīng)過脈沖整形后再送入計(jì)數(shù)器和觸發(fā)器。振動(dòng)信號傳感器采用安裝方便的壓電傳感器。振動(dòng)傳感器獲得的振動(dòng)信號傳入前置處理裝置，完成信號放大、抑制趨勢項(xiàng)、積分等處理，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器采樣、量化、編碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送入數(shù)字信號處理微控制器。為準(zhǔn)確提取不平衡信號的相位，必須在振動(dòng)信號和標(biāo)準(zhǔn)正弦信號間設(shè)置時(shí)間參考點(diǎn)以建立二者的相位聯(lián)系。如圖所示，本發(fā)明由觸發(fā)器根據(jù)整形后脈沖信號和采集命令產(chǎn)生觸發(fā)信號觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換器采集振動(dòng)信號和數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)正弦信號，以建立兩信號的相位聯(lián)系。觸發(fā)器的作用是在微控制器發(fā)出采集命令的一段時(shí)間允許脈沖信號通過形成觸發(fā)信號。數(shù)字正弦信號模塊包括計(jì)數(shù)器和數(shù)字信號發(fā)生器。計(jì)數(shù)器在信號采集前根據(jù)傳感器模塊傳來的脈沖信號計(jì)算轉(zhuǎn)頻，信號采集時(shí)根據(jù)脈沖信號計(jì)算信號采集長度。數(shù)字正弦信號發(fā)生器是基于FPGA和DAC信號調(diào)制方式的直接數(shù)字合成(DDS)數(shù)字信號發(fā)生器，頻率、幅值、相位都是可調(diào)制的。信號采集階段，數(shù)字信號發(fā)生器根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)頻，由觸發(fā)脈沖觸發(fā)產(chǎn)生幅值固定且已知、頻率為轉(zhuǎn)頻的標(biāo)準(zhǔn)正弦信號。去大幅值干擾階段，數(shù)字正弦信號發(fā)生器先根據(jù)微控制器傳來的大幅值干擾頻率產(chǎn)生幅值、相位固定的干擾頻率正弦信號送入微控制器，然后根據(jù)微控制器計(jì)算的干擾頻率成分信號的幅值和相位，構(gòu)造具有相同的頻率、幅值、相位的干擾成分正弦信號。此兩信號產(chǎn)生時(shí)，調(diào)用前面存儲的計(jì)數(shù)器數(shù)值保證兩正弦信號長度與振動(dòng)信號相同。數(shù)字信號處理模塊由微控制器和相應(yīng)程序組成，需要進(jìn)行兩級FIR濾波、大幅值干擾判斷、去大幅值干擾、互相關(guān)計(jì)算、幅值和相位計(jì)算等過程。微控制器的設(shè)計(jì)兼顧資源節(jié)省和運(yùn)算速度，使裝置符合在線裝置速度快、結(jié)構(gòu)簡單的要求，并便于嵌入到旋轉(zhuǎn)機(jī)械中。如圖2所示是本發(fā)明數(shù)字信號處理微控制器的信號處理流程圖。該流程圖是對兩級FIR濾波、大幅值干擾判斷、去大幅值干擾、互相關(guān)計(jì)算、幅值和相位計(jì)算等基本過程的細(xì)化步驟，詳細(xì)過程如下對振動(dòng)信號，首先進(jìn)行第一級低通濾波、采樣抽取和第二級帶通濾波，濾除大量高頻、低頻干擾信號，然后FFT變換得到幅頻圖，從中搜索大幅值干擾成分，從而判斷濾波后信號是否還存在大幅值干擾，若存在，則先插值運(yùn)算，再通過互相關(guān)法近似獲得大幅值干擾的幅值和相位，然后根據(jù)干擾頻率、近似幅值、相位構(gòu)造近似干擾信號，最后采用減法運(yùn)算減去該構(gòu)造信號以衰減大幅值干擾信號，若不存在則不做處理。對標(biāo)準(zhǔn)正弦信號，進(jìn)行相同的兩級FIR濾波和相應(yīng)的抽取、插值處理，產(chǎn)生與不平衡信號濾波時(shí)相同的相位移動(dòng)。將經(jīng)過以上處理的正弦信號和振動(dòng)信號進(jìn)行互相關(guān)，根據(jù)互相關(guān)結(jié)果計(jì)算不平衡信號的幅值和相位。上述信號處理流程有三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)兩級FIR濾波，去大幅值干擾，改進(jìn)互相關(guān)提取法。I、兩級FIR濾波兩級FIR濾波由一個(gè)兩級濾波器完成，其第一級濾波器為FIR低通濾波器，只為消除遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)頻的高頻干擾，轉(zhuǎn)頻變化時(shí)該濾波器的各參數(shù)可以不做調(diào)整，其第二級濾波器的主要作用是盡量濾除轉(zhuǎn)頻周圍干擾信號，由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械工作轉(zhuǎn)速分布較廣，需要根據(jù)轉(zhuǎn)速情況調(diào)整濾波器類型和參數(shù)。為保證濾波效果，第二級濾波器的采樣頻率不能太高，而為保證信號處理精度傳感器信號采樣頻率又不能太低，故在兩級濾波器間的加一個(gè)采樣整數(shù)倍抽取過程，使兩級濾波器采樣頻率與信號相匹配。另外，設(shè)置采樣頻率時(shí)需保證第一級濾波器的截止頻率略大于第二級濾波器的采樣頻率。關(guān)于第二級濾波器，考慮到采用跟蹤濾波器不但提高軟硬件要求，還會(huì)因?yàn)V波器參數(shù)調(diào)整需要時(shí)間而延長信號處理時(shí)間，本發(fā)明中提出由程序從預(yù)先設(shè)計(jì)好的一組濾波器中選擇合適的濾波器來適應(yīng)不同轉(zhuǎn)速下的濾波要求。具體實(shí)施方法是先根據(jù)濾波精度要求在MATLAB中預(yù)設(shè)計(jì)出一組FIR濾波器，然后將這組濾波器預(yù)載入微控制器，由程序根據(jù)轉(zhuǎn)頻選擇濾波器使轉(zhuǎn)頻位于選擇的濾波器通帶范圍內(nèi)。2、去大幅值干擾為去除大幅值干擾成分，本發(fā)明通過信號減法運(yùn)算從原信號中減去大幅值干擾成分，該技術(shù)的關(guān)鍵在于大幅值干擾成分的判斷、干擾成分幅值、相位和頻率的估算、干擾成分的構(gòu)造。判斷大幅值干擾，先對濾波后振動(dòng)信號進(jìn)行FFT運(yùn)算獲得信號的幅頻分布情況，然后在第二級濾波器的通帶范圍內(nèi)搜索幅值大于轉(zhuǎn)頻信號成分幅值的80%的大幅值干擾成分。由于FFT變換的泄露效應(yīng)使單頻率信號在頻譜圖的頻帶也具有一定的寬度，搜索結(jié)果可能將一個(gè)幅值較大的干擾成分誤認(rèn)為是兩個(gè)或更多頻率相近的干擾信號，故搜索結(jié)果中若存在間隔小于IHz的多個(gè)大幅值干擾就只取幅值最大的作為干擾信號。大幅值干擾的頻率由搜索過程直接獲得，干擾的幅值和相位采用與后面計(jì)算不平衡信號幅值、相位相同的方法(簡稱互相關(guān)法)估算。振動(dòng)信號經(jīng)過濾波中的抽取過程采樣頻率較低，為提高幅值和相位估計(jì)精度，在干擾幅值和相位估算之前需要對振動(dòng)信號做插值處理回到最初的采樣頻率。此處互相關(guān)運(yùn)算所需的正弦信號由信號發(fā)生器產(chǎn)生，頻率為干擾信號頻率，幅值和相位已知。根據(jù)各干擾成分幅值、相位和頻率的估算值，數(shù)字信號發(fā)生器調(diào)制產(chǎn)生與振動(dòng)信號等長的構(gòu)造干擾正弦信號，然后在濾波后振動(dòng)信號中依次減去這些構(gòu)造信號，就衰減了大幅值干擾。3、改進(jìn)互相關(guān)提取法傳統(tǒng)的互相關(guān)提取法是先將含噪不平衡信號分別與正弦信號、余弦信號互相關(guān)得到各自的互相關(guān)信號，然后根據(jù)兩互相關(guān)信號在時(shí)間延遲為O時(shí)的兩幅值計(jì)算不平衡信號的幅值和相位。改進(jìn)互相關(guān)提取法一次互相關(guān)后尋找最值就可計(jì)算出不平衡信號的幅值和相位。根據(jù)互相關(guān)的定義，可得頻率相同的兩個(gè)正弦信號互相關(guān)運(yùn)算
權(quán)利要求
1.一種適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取法，其特征在于包括以下步驟 (1)對振動(dòng)傳感器傳來的振動(dòng)信號調(diào)理、采樣，通過鍵相傳感器的鍵相脈沖在振動(dòng)信號和標(biāo)準(zhǔn)正弦信號間設(shè)置時(shí)間參考點(diǎn)以在時(shí)間上關(guān)聯(lián)兩信號，然后對振動(dòng)信號進(jìn)行兩級FIR濾波實(shí)現(xiàn)信號降噪，對標(biāo)準(zhǔn)正弦信號進(jìn)行完全相同的兩級濾波產(chǎn)生與振動(dòng)信號相同的相位滯后; (2)判斷濾波后信號是否含有大幅值干擾信號，如有大幅值干擾信號，先對振動(dòng)信號插值處理，然后采用互相關(guān)法獲得大幅值干擾信號的近似幅值和相位，然后根據(jù)各大幅值干擾成分的頻率、幅值和相位構(gòu)造正弦信號，最后在濾波后信號中減去所述構(gòu)造信號，如沒有大幅值干擾，不做此步處理； (3)對濾波后標(biāo)準(zhǔn)正弦信號插值處理后與步驟(2)后的振動(dòng)信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算得到互相關(guān)信號，采用改進(jìn)互相關(guān)提取法由互相關(guān)信號計(jì)算出不平衡信號，即不平衡質(zhì)量引起的振動(dòng)信號的幅值和相位。
2.如權(quán)利要求I所述的適用于在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取法，其特征在于所述在振動(dòng)信號和標(biāo)準(zhǔn)正弦信號間設(shè)置時(shí)間參考點(diǎn)具體方法是，鍵相脈沖信號在采集命令作用下經(jīng)觸發(fā)器產(chǎn)生的觸發(fā)信號在上升沿同時(shí)觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換器采樣和數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生信號。
3.如權(quán)利要求I所述的適用于在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取法，其特征在于所述兩級濾波由兩級數(shù)字濾波器完成，第一級濾波器為單個(gè)數(shù)字低通FIR濾波器，第二級濾波器為單個(gè)數(shù)字帶通濾波器，由控制器根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)頻從預(yù)置數(shù)字FIR濾波器組中選擇，兩級濾波器之間插入一個(gè)采樣整數(shù)倍抽取過程。
4.如權(quán)利要求3所述的適用于在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取法，其特征在于所述預(yù)置數(shù)字FIR濾波器組包含多個(gè)帶通FIR濾波器，在幅頻圖上，相鄰濾波器的上、下限截止頻率首尾相接，預(yù)置數(shù)字FIR濾波器組在信號處理前設(shè)計(jì)并預(yù)置到信號處理裝置。
5.如權(quán)利要求I所述的適用于在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取法，其特征在于對濾波后信號FTT變換得到信號幅頻圖，在第二級濾波器通帶內(nèi)搜索有無幅值大于轉(zhuǎn)頻處信號幅值的80%的干擾信號確定有無大幅值干擾。
6.如權(quán)利要求I所述的適用于在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取法，其特征在于所述改進(jìn)互相關(guān)提取法指濾波和去大幅值干擾后的數(shù)字振動(dòng)信號與濾波后數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)正弦信號互相關(guān)計(jì)算后得到數(shù)字互相關(guān)信號R (r)，在振動(dòng)延遲r取值(-fs3i/co，fs3i/co)范圍內(nèi)搜索R(r)的最大值，得到互相關(guān)信號最大幅值A(chǔ)和最大幅值處振動(dòng)延遲的取值λ ;若數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)正弦信號表達(dá)式為X=XtlSin (on)，則不平衡信號幅值為2A / ，相位為Cofs λ，其中ω為角頻率，與旋轉(zhuǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)角頻率相同，fs為采樣頻率。
7.如權(quán)利要求I所述的適用于在線動(dòng)平衡的不平衡信號提取法，其特征在于振動(dòng)傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子支撐件上獲取振動(dòng)信號，鍵相傳感器固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子支撐件上，鍵相傳感器的標(biāo)記固定在轉(zhuǎn)子上，鍵相傳感器在標(biāo)記每次經(jīng)過其時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于在線動(dòng)平衡的不平衡信號幅提取方法，具體步驟如下(1)對振動(dòng)傳感器傳來的振動(dòng)信號調(diào)理、采樣，通過鍵相傳感器的鍵相脈沖設(shè)置振動(dòng)信號和標(biāo)準(zhǔn)正弦信號的時(shí)間參考點(diǎn)，然后對振動(dòng)信號進(jìn)行兩級FIR濾波實(shí)現(xiàn)信號降噪。；(2)根據(jù)在濾波后振動(dòng)信號的頻譜圖判斷是否含有大幅值干擾信號，如沒有大幅值干擾，采用減法運(yùn)算去除大幅值干擾信號，如沒有，不做此步處理；(3)根據(jù)濾波后標(biāo)準(zhǔn)正弦信號與消噪后振動(dòng)信號互相關(guān)運(yùn)算結(jié)果采用改進(jìn)互相關(guān)提取法計(jì)算不平衡信號的幅值和相位。采用本發(fā)明方法能夠在強(qiáng)噪聲背景下快速、準(zhǔn)確地提取不平衡信號的幅值和相位，適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線動(dòng)平衡裝置。
文檔編號G01M1/22GK102980722SQ201210516010
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者韓江洪, 徐娟, 張建軍, 張利, 羅軼超, 魏振春, 王躍飛 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)