专利名称：短时轴心轨迹阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械转轴轴心轨迹图形。
以滑动轴承为转子支承件的大型旋转机械，如大型电机、离心式压縮机等，它们的运行 状态的分析评估，所依靠的一个最基本工具就是其转轴轴心的运动轨迹图形。
通常，在旋转机械的一个轴截面上，安装两个互相垂直的指向转轴中心的振动位移传感 器，称为X传感器和Y传感器，以获取该截面上的转轴振动位移信号，例图见附图2和附图 3。所谓X传感器指，观察者从观察转子为逆时针旋向的一端看过去，转子表面(或者说表 面上与例图中水平方向相交的质点)首先逆时针转过的那个传感器即为X传感器。不妨，将 从该截面X传感器和Y传感器同时采集的两方向振动位移信号序列，分别称为x信号序列和 y信号序列，以下有时简称x信号和;;信号。
利用x信号序列和y信号序列可直接在直角坐标平面内画出轴心的运动轨迹图形，这种 轴心轨迹称为原始轴心轨迹。也可将x信号序列和；/信号序列先按一定方式变换到频域，从 频域提取两向序列一些感兴趣的分量，再用这些分量在直角坐标平面内画出轴心的运动轨迹 图形，这类轴心轨迹图形不妨称为从频域提取的轴心轨迹图形。原始轴心轨迹中往往含有太 多的噪声，不便于评估设备运行的状态；频域提取的轴心轨迹图形，可排除相当多的噪声和 干扰。
本发明涉及的是一种从频域提取的机械转轴轴心轨迹图形。
背景技术：
文献《机械故障的全息诊断原理》(屈梁生著，科学出版社，2007年7月) 一书中介绍 了几种从频域提取的机械转轴轴心轨迹图形，如合成轴心轨迹、倍频轴心轨迹、提纯轴心轨 迹等。
现有的从频域提取的轴心轨迹图形，它们的制作步骤可概括为(1)读取同时拾取的转 轴一个截面上的;c信号序列和;;信号序列；(2)对x信号序列和y信号序列分别进行快速离 散傅立叶变换、求取各自的傅立叶级数；(3)从两傅立叶级数中对应地抽取若干对感兴趣的 频率分量，分别按两传感方向将抽取的频率分量求和；(4)利用求和而得的一对和分量，在 直角坐标平面内画出轴心的运动轨迹图形，见附图5和附图6所示。
从制作步骤可知，现有的从频域提取的轴心轨迹图形，都是一个平均性质的轴心轨迹图 形，因为它们是由x和y信号序列在整个观测时段内平均性质的感兴趣分量画出的轴心轨迹 图形。
发明内容
要解决的技术问题。现有的从频域提取的轴心轨迹图形，它们的制作方法决定了都是平均性质的轴心轨迹，不能反映机械转轴运行状态在所观测时段内随时间的动态变化。
技术方案。
—种从频域提取的机械转轴轴心轨迹图形，称为短时轴心轨迹阵列，它的制作方法包含如下步骤(1)读取同步采集的来自转轴一截面两垂直方向的X信号序列和少信号序列；(2)
按一定的时延D和短时窗长L,分别对;c信号序列和y信号序列进行分割，依次分割出各自
的一组短时信号序列，见附图4所示；(3)对每一对时跨相同的两方向短时信号序列，按现有方法制作一个从频域提取的轴心轨迹图形，即一个短时轴心轨迹；(4)将得到的所有短时
轴心轨迹沿时间轴排列，即按短时信号序列截取的时间次序排列，则得到短时轴心轨迹阵列。整个短时轴心轨迹阵列的制作流程见附图1所示。
本发明短时轴心轨迹阵列，它的以上制作方法所利用的自然规律是将从长时序列依次截取的一系列短时序列的图象，按时间先后次序沿时间轴排列，必然能显示长时序列信号或者说长时过程的非平稳特性，这是时频分析的原理所在。
有益效果。
现有的频域提取的轴心轨迹图形，是所观测的x和y两信号序列在整个观测时段内的一
种平均轴心轨迹，不能反映转轴轴心轨迹在所观测时段内随时间的动态变化。本发明短时轴心轨迹阵列，基本解决了这一问题，它的制作虽然也是经频域实现的，但它在一定程度上已能指示机械转轴轴心轨迹随时间的动态变化，对分析评估机械转轴运行动态的不平稳性和与此相关的设备故障有重要作用。
附图l，本发明短时轴心轨迹阵列的制作流程。
附图2， 一截面X、 Y位移传感器安装方位示意图1。
附图3， 一截面X、 Y位移传感器安装方位示意图2。
附图4，从x和y信号截取短时信号序列的方法示意图。
附图5，现有的从频域提取的整个观测时段平均轴心轨迹示意图I。
附图6，现有的从频域提取的整个观测时段平均轴心轨迹示意图2。
附图7，本发明一截面x、 y信号的短时轴心轨迹阵列示意图1。
附图8，本发明一截面x、 y信号的短时轴心轨迹阵列示意图2。
具体实施方式
(实施例)
从某转子一支承截面实测轴振动位移信号，X、 Y两传感器的布置方位如附图3所示。同步采集来自X、 Y位移传感器的转子振动位移信号，即x信号和y信号，采样率均为2kHz，采样点数均为1024点。本发明的具体实施方式
如下
(1) 读取一对同步采集的来自转子单截面X、 Y传感器的转子振动位移信号，即x信号和y信号，采样率2kHz，采样点数1024点。
(2) 本例中取时延D为32个采样间隔，短时窗长L为256个采样间隔，按此时延D和短时窗长L，依次对x和少信号序列分别进行分割，分割出各自的一组短时信号序列，见附图4所示。在实际中时延D和短时窗长L的选取可以根据需要调整；时延D选得越小，分割的短时序列越多，即短时谱数越多，但计算量增大；窗长L选得越短，时域分辨性越好，但频域分辨性越差。
(3) 用每一对时跨相同的两方向短时信号序列，从频域选择提取感兴趣分量，制作一个短时轴心轨迹。本例中，分别实验了两种情况从频域提取转频分量制作一短时轴心轨迹的情况；从频域提取转频分量与转频二倍频分量的和分量制作一短时轴心轨迹的情况。
(4) 将所有短时信号序列感兴趣分量的短时轴心轨迹沿时间轴排列，即按短时信号序列截取的时间次序排列，则得到短时轴心轨迹阵列。附图7为转频分量的短时轴心轨迹阵列，附图8为转频分量与转频二倍频分量的和分量的短时轴心轨迹阵列。为了便于观察，让附图7和附图8中一组短时轴心轨迹排列的时间轴垂直于纸面放置。
附图5为以上x信号和y信号在整个观测时段内基于现有方法从频域提取转频分量制作的平均轴心轨迹图形。附图6为以上x信号和y信号在整个观测时段内基于现有方法从频域提取转频分量与转频二倍频分量的和分量而制作的平均轴心轨迹图形。分别将附图7与附图5相比，附图8与附图6相比，显然，短时轴心轨迹阵列可显示轴心轨迹的动态变化情况。
权利要求
1、一种从频域提取的机械转轴轴心轨迹图形，称为短时轴心轨迹阵列，其特征在于，它的制作包含如下步骤(1)读取同步采集的来自转轴一截面两垂直方向的x信号序列和y信号序列；(2)按一定的时延D和短时窗长L，分别对x信号序列和y信号序列进行分割，依次分割出各自的一组短时信号序列；(3)对每一对时跨相同的两方向短时信号序列，从频域提取制作一个轴心轨迹图形，即一个短时轴心轨迹；(4)将得到的所有短时轴心轨迹沿时间轴排列，即按短时信号序列截取的时间次序排列，则得到短时轴心轨迹阵列。
全文摘要
一种从频域提取的机械转轴轴心轨迹图形，称为短时轴心轨迹阵列，它的制作包含如下步骤(1)读取同步采集的来自转轴一截面两垂直方向的x信号序列和y信号序列；(2)按一定的时延D和短时窗长L，分别对x信号序列和y信号序列进行分割，依次分割出各自的一组短时信号序列；(3)对每一对时跨相同的两方向短时信号序列，从频域提取制作一个轴心轨迹图形，即一个短时轴心轨迹；(4)将得到的所有短时轴心轨迹沿时间轴排列，即按短时信号序列截取的时间次序排列，即得到短时轴心轨迹阵列。短时轴心轨迹阵列能指示机械转轴轴心轨迹动态变化的特点，是评估机械转轴运行状态的有效工具。
文档编号G07C3/00GK101667307SQ200910034878
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者刘红星, 史瑞超, 莹 肇, 威 郑 申请人:南京大学