专利名称：基于1/3-二叉树稀疏谱图的非稳态信号检测方法
技术领域：
本发明涉及ー种非稳态信号的分析检测方法，具体涉及ー种对振动信号中反映故障特征的非稳态信号进行检测的方法。
背景技术：
对于信号中的非稳态成分的检测，在机械设备的故障诊断与状态监测、生物医学信号的检测等领域具有广泛的应用。最常见的非稳态成分检测方法就是在时域信号中观察是否存在非稳态成分，但是由于检测过程中不可避免的会混入噪声，因而其中的表征故障的非稳态成分亦会被噪声污染，直接观察的方式准确性和效率都很低。另外ー种常用的方法是通过频域分析信号中的周期特征。但是对于信号中持续时间短的非稳态信号，在频谱中表现为较小的幅值，甚至被噪声淹没，通过频域分析检测往往不能得到显著的特征。另外，滤波分析是去除信号中噪声干扰，从而提取非稳态成分的一种有效方法，但是效果受滤波器的截止频率、带宽、中心频率等因素影响很大。实践中，常用的检测方法是对信号进行小波包层层分解，然后对小波节点信号进行解调，分析频域特征，进而得到信号中非平稳成分的周期。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于1/3-ニ叉树稀疏谱图的非稳态信号检测方法，它用于旋转机械设备的故障诊断与状态监测，通过检测待测设备的振动信号中的非平稳信号的频率(周期)确定设备故障发生所在，提高旋转设备故障判断的效率和准确性。为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是一种基于1/3- ニ叉树稀疏谱图的非稳态信号检测方法，它包括传感装置、模/数转换单元，传感装置接收外部输入信号，模/数转换单元对所接收到的外部信号进行模/数转换获得长度为L的检测信号X (t)，其特征在于，它还包括一系列不同中心频率的低通和高通滤波器，假设ー个低通滤波器g (η)，其对应的两个拟解析低通和高通滤波器分别为，g0 (n) = g (n) eJ π n/4gi (η) = g(n) ej3lln/4式中，g0(n)为0至1/4频率低通滤波器，gl(n)为1/4至1/2频率高通滤波器，具体包括如下步骤(I)初始化滤波器组，根据需要分解的层次，进行相应数目滤波器组的初始化，为保证每个分解层次数据总长度相等，对上ー层数据采用下采样方式进入下ー层，由分解层次来看 a)对于整数分解层次(k = 0,1,2... 4)，采用下2采样的方式保证该层滤波后总数据长度等于L，有2k个子滤波器，记为= 0,1,2... 2k-l，经过滤波后的序列记为χ ,i= 0,1. . .，2k-l，中心频率为(i+2—1) X2_h，带宽为 2+1 ；b)对于非整数分解层次(k+0. 6，k = 1，2，3)，采用下3采样的方式保证该层滤波后总数据长度等于L，有[2k+°_6]个子滤波器，记为q+a6,i = 0,1,2... [2k+°_6]-l，经过滤波后的序列记为4+。. , i = 0，I. . .，[2k+a6]-l，带宽为 l/[2k+1_6]-2 ；(2)将信号x(t)经过上述的1/3- 二叉树结构滤波器组滤波，得到滤波信号X丨(《),
i= 0,1. . .，2k-l，k = 0，1，2，3，4，χΖ+α6( ), j = 0，I. · ·，[2k+0 6]-l，k = 1,2,3 ；(3)计算各子频带信号的稀疏值，公式如下
权利要求
1.一种基于1/3-ニ叉树稀疏谱图的非稳态信号检测方法，它包括传感装置、摸/数转换单元，传感装置接收外部输入信号，模/数转换单元对所接收到的外部信号进行模/数转换获得长度为L的检测信号x(￡)，其特征在于，它还包括一系列不同中心频率的低通和高通滤波器，假设ー个低通滤波器g( )，其对应的两个拟解析低通和高通滤波器分别为，
2.根据权利要求I所述的基于1/3-ニ叉树稀疏谱图的非稳态信号检测方法，其特征在于，所述的传感装置为加速度传感器，所述的加速度传感器安设于待检测设备的壳体上，用于检测设备的振动加速度信号，即检测信号X 。
3.根据权利要求I或2所述的基于1/3-ニ叉树稀疏谱图的非稳态信号检测方法，其特征在干，所述的非稳态信号频率与待检测设备某 零件的故障特征频率吻合，则判定待检测设备中与该频率对应的零件位置存在有故障。
全文摘要
本发明提供一种基于1/3-二叉树稀疏谱图的非稳态信号检测方法在待检测设备的壳体上安装加速度传感器，检测设备的振动加速度信号，作为检测信号x(t)，通过1/3-二叉树结构滤波器组对信号x(t)进行滤波得到滤波信号，然后再计算滤波所得的子频带信号的稀疏值并且按照1/3-二叉树结构绘制信号x(t)的稀疏谱图，找出系数谱图中的稀疏值最大所对应的子频带，查看这一选定的子频带滤波后信号，通过对信号解调并分析其频谱，即可得出故障相关的非稳态信号频率进而判断该非稳态信号频率所对应的故障。
文档编号G01M99/00GK102620945SQ20111043307
公开日2012年8月1日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者沈长青, 王东 申请人:中国科学技术大学苏州研究院