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包络解调法及其诊断(DEMO)

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包络解调法及其诊断 包络解调法是故障诊断中较常用的一种方法,它可非常有效地识别某些冲击振动。从而找到该冲击振动的振源。例如,当轴承或齿轮表面因疲劳或应力集中而产生剥落和损伤时,会产生周期性的冲击振动信号,如图4 —2 5 所示。 从图4 —2 5 个可以看出,信号包括两部分:—部分是载频信号,即系统的自由振荡信号及各种随机干扰信号的频率,是图形中频率成分较高的信号;第二部分是调制信号,即包络线所包围的信号。它的频率较低,多为故障信号。 因此.若要对故障源进行分析,就必须把低频信号(或调制信号)从高频信号(或载频信号)中分离出来。这一信号分离、提取过程,被称为信号的包络解调。对分离提取出来的包络信号进行特征频率和幅度分析,就能准确可靠地诊断出如轴承和齿轮的疲劳、切齿、剥落等故障。 目前分析高频冲击的有效方法之一是共振解调(包络处理),即取振动时域波形的包络线,然后对包络线进行频谱分析。由于包络线处理可找出反复发生振动的规律,根据轴承的特征频率,就可诊断出轴承或齿轮故障的部位。研究表明,当轴承或齿轮无故障时,在共振解调频谱中没有高阶谱线;有故障时,共振解调频谱中出现高阶谱线。 当齿轮发生疲劳裂纹时,齿轮刚度的变化会引起齿轮振动噪声信号瞬时频率(相位)和幅值的变化。但裂纹由于只影响齿轮刚度,齿形无大变化,故振动噪声信号在频域中无明显征兆,因此频谱分析对裂纹诊断基本无效。可采用时域平均法分析。如果齿轮同时存在其它类型的故障,则时域平均法的可靠性不高。此时可试用希尔伯特变换或自适应滤波技术提取相位信息,也可试用共振解调分析技术即包络谱分析法。 一、包络分析法进行故障诊断的原理 当轴承或齿轮某一元件表面出现局部损伤时,在受载运行过程中要撞击与之相互作用的其它元件表面,产生冲击脉冲力,由于冲击脉冲力的频带很宽,就必然激起测振系统的高频固有振动。根据实际情况,可选择某一高频固有振动作为研究对象,通过中心频率等于该固有频率的带通滤波器把该固有振动分离出来。然后,通过包络检波器检波,去除高频衰减振动的频率成分,得到只包含故障特征信息的低频包络信号,对这一包络信号进行频谱分析便可容易地诊断出故障来。其原理示意图如图 4.1 所示。 包络分析法能将与故障有关的信号从高频调制信号中提取出来,从而避免了与其它低频干扰的混淆,并能快速而正确地诊断出轴承或齿轮的故障及发生的部位。因而是目前最常用.最有效的诊断滚动...

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