专利名称：基于1/3-二叉树稀疏谱图的非稳态信号检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种非稳态信号的分析检测装置，具体涉及一种对振动信号中反映故障特征的非稳态信号进行检测的装置。
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。·[0004]另外一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。
发明内容本实用新型目的在于提供一种基于1/3- 二叉树稀疏谱图的非稳态信号检测装置，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，本实用新型提供的技术方案是一种基于1/3- 二叉树稀疏谱图的非稳态信号检测装置，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，与传感装置相连的模/数转换单元对从传感装置所接收到的外部信号进行模/数转换获得检测信号，它还包括1/3- 二叉树结构滤波器组，所述的传感装置安设于待检测设备的壳体上，所述的模/数转换单元的输出端接入所述的1/3- 二叉树结构滤波器组，所得的检测信号接入所述的1/3- 二叉树结构滤波器组。详细的技术方案是一种基于1/3- 二叉树稀疏谱图的非稳态信号检测装置，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，与传感装置相连的模/数转换单元对从传感装置所接收到的外部信号进行模/数转换获得检测信号，它还包括1/3- 二叉树结构滤波器组，所述的传感装置安设于待检测设备的壳体上，所述的模/数转换单元的输出端接入所述的1/3-二叉树结构滤波器组，所得的检测信号接入所述的1/3-二叉树结构滤波器组，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。相比于现有技术中的解决方案，本实用新型优点是[0011]I.本实用新型所提供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，通过1/3- 二叉树结构滤波器组对信号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检测信号的稀疏谱图，找出稀疏谱图中的最大稀疏值所对应的子频带，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，本发明具备各种带宽的滤波范围，从而能更好地获取非稳态信号，通过计算滤波信号稀疏值的检测方法判断合适的滤波范围，该检测标准具有更闻的准确性；2.本实用新型通过对机械设备的振动信号的非稳态成分的检测，本发明可以实现对机械设备的故障的自动识别。
以下结合附图
及实施例对本实用新型作进一步描述图I为本实施例中1/3- 二叉树结构；图2是实施例中轴承外圈局部故障时时域波形；图3是实施例中轴承外圈局部故障1/3- 二叉树结构稀疏谱图；图4是实施例中轴承外圈局部故障有效频率范围滤波信号解调结果及其频谱；图5为本实用新型的整体结构框图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例 本实施例所描述的是针对轴承外圈局部故障的检测，轴承的外圈、内圈和滚动体是轴承故障的主要发生部位，发生在这些部位的局部故障(如局部的剥落、腐蚀等)往往会导致轴承振动中出现非稳态冲击，在轴承转速恒定的情况下，振动信号中即会存在周期的非稳态冲击成分。然而，由于局部故障引起的振动的持续时间短，同时该非稳态冲击往往是夹杂在背景噪声中，表现不明显，表现为时域信号的能量增加不显著，在频域内的频带较宽，不易检测。本实施例所描述的基于1/3- 二叉树稀疏谱图的非稳态信号检测装置，其整体结构如图5所示，它包括压电加速度传感器、模/数转换单元，压电加速度传感器接收外部输入信号，与传感装置相连的模/数转换单元对从传感装置所接收到的外部信号进行模/数转换获得检测信号，它还包括1/3-二叉树结构滤波器组，所述的压电加速度传感器安设于待检测设备的壳体上，所述的模/数转换单元的输出端接入所述的1/3-二叉树结构滤波器组，所得的检测信号接入所述的1/3- 二叉树结构滤波器组。实验对象为火车上常用的滚柱轴承，型号为NJ (P) 3226X1，主要机构参数如表I所示。试验时压电加速度传感器安装在轴承座壳体上接近轴承的位置。振动加速度信号经压电加速度传感器、电荷放大器后由计算机采集并存储。[0024]表I圆柱滚子轴承主要结构参数
权利要求1.一种基于1/3-二叉树稀疏谱图的非稳态信号检测装置，其特征在于，它包括传感装置、模/数转换单元、1/3- 二叉树结构滤波器组，所述的传感装置安设于待检测设备的壳体上，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/数转换继而获得检测信号，所得的检测信号接入所述的1/3- 二叉树结构滤波器组。
2.根据权利要求I所述的基于1/3-二叉树稀疏谱图的非稳态信号检测装置，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。
专利摘要一种基于1/3-二叉树稀疏谱图的非稳态信号检测装置，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，与传感装置相连的模/数转换单元对从传感装置所接收到的外部信号进行模/数转换获得检测信号，它还包括1/3-二叉树结构滤波器组，所述的传感装置安设于待检测设备的壳体上，所述的模/数转换单元的输出端接入所述的1/3-二叉树结构滤波器组，所得的检测信号接入所述的1/3-二叉树结构滤波器组。本实用新型具备各种带宽的滤波范围，从而能更好地获取非稳态信号，通过计算滤波信号稀疏值的检测方法判断合适的滤波范围，该检测标准具有更高的准确性。
文档编号G01H17/00GK202720124SQ20122040858
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月17日 优先权日2011年12月22日
发明者沈长青, 王冬 申请人:中国科学技术大学苏州研究院