最新故障诊断的信号处理方法PPT课件

通过各种分析手段，可以对获取的信号进行处理、分析、比较、判断， 从而为机器故障诊断提供强有力的技术支持。
工业设备故障诊断技术
故障诊断的信号处理方法
工业设备故障诊断技术
故障诊断的信号处理方法
工业设备故障诊断技术
故障ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ断的信号处理方法
工业设备故障诊断技术
故障诊断的信号处理方法
工业设备故障诊断技术
周期信号、随机信号等，在区间（－∞,∞）内能量不是有限值，而平均功率P 为不等于零的有限值，这种信号称为功率信号。
有些信号可以既不是能量信号，也不是功率信号，但不可能既是能量信号又 是功率信号。
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故障诊断的信号处理方法
(四)、时限与频限信号
时域有限信号：在有限时间区间（ t1，t2 ）内定义，而在区间外恒等 于零。例如，矩形脉冲、三角脉冲、余弦脉冲等。而周期信号、指数衰减 信号、随机过程等，则称为时域无限信号。
故障诊断的信号处理方法
(二)、连续信号和离散信号
含第一类间断点的信号 锯齿波
矩形脉冲 截断信号
x(t)
时间离散而幅值连续时，称为采样信号；
时间离散而幅值量化时，则称为数字信号。
离散信号
数字信号是离散信号，而离散信号不一定 是数字信号。
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故障诊断的信号处理方法
(三)、能量信号与功率信号
信号的方差定义为：
x 2 E [x (t) E [x (t)2 ] ] ) T l iT 1 m 0 T [x (t)x ]2 dt
方差是信号相对于均值波动的动态分量，反映了信号的分散程度，对于零均值 信号，其均方值和方差是相同的。称为均方差或标准差。
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故障诊断的信号处理方法
2.1.2 信号的时域分析 工程中所测得的信号大部分为时域信号，即信号是时间的函数，因此
在时间域内对其进行定量和定性的描述、分析，是一种最基本的信号分析 方法，这种方法直观、简便，物理概念强，易于理解。
信号的时域分解
为了从时域了解信号的性质或便于分析处理，可以从不同角度将信 号分解成简单信号分量之和。
四、正交函数分量
信号可以用正交函数集来表示，即：
0.06
x ( t ) c 1 x 1 ( t ) c 2 x 2 ( t ) c n x n ( t ) 0.04
0.02
各分量的正交条件为：
Y(mm)
t2 t1
xi
(t)x
j
(t)dt
t2 t1
xi2 (t)dt
k
0
0.00 -0.02 -0.04
-0.06
如果取三角函数集为正交函数集，那么正
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
X(mm)
交分解就是傅里叶级数展开。
图中曲线就可以用下列函数表示：
w w w w x ( t ) c x 1 s1 2 it n 1 ) c ( x 2 st i n 2 ) c x 3 ( s2 i t n 3 ) c ( x 4 s3 i t n 4 )(
为从能量的观点来研究信号，假设信号是加在1Ω电阻上的电流，则在
时间间隔内电阻所消耗的能量为：
T
Wlim
x2(t)dt
T T
其平均功率为：
Plim1 T x2(t)dt T2T T
当区间（t1，t2）为（－∞,∞）时，能量为有限值的信号称为能量信号，如
矩形脉冲、减幅正弦波、衰减指数等信号。能量信号的平均功率为零。
t1
t2
x(t ) 2
q/w
T
x(t)A siw nt (q)
x(t)Ai(w etq)Aeiwt
xR(et)
w t +q 2
w t +q
1
t
三、实部分量和虚部分量
旋转矢量的实部就是
信号在时刻t 的值，
Iym(t) 而其虚部除了可以用 来表示信号的相位外， 没有其它意义。
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故障诊断的信号处理方法
故障诊断的信号处理方法
故障诊断的信号处理方法
当一台机器出现故障时，会出现各种各样的异常情况，如振动超标、 噪声增大、温度和压力改变等，最早是通过有经验的师傅“听、看、摸” 来确定机器是否处于正常工作状态，很明显，这样存在很大的局限性。
现在的人们借助于更先进的各种各样的传感器，来获取更多的有关机 器工作状态的信息，这些信息的载体就是信号。
频域有限信号：指信号经过傅里叶变换，在频域内占据一定带宽（ f1， f2 ），在带宽外恒等于零。例如，正弦信号、sinc(t)函数等为时域无限、频 域有限信号。
时间有限信号的频谱，在频率轴上可以延伸至无限远。而一个在频域上 具有有限带宽的信号，必然在时间轴上延伸至无限远处。显然，一个信号 不能够在时域和频域上都是有限的。
0 .0 4 5
位 移 (mm)
0 .0 4 0
0 .0 3 5
0 .0 3 0
0 .0 2 5
0 .0 2 0
0 .0
0 .2
0 .4
0 .6
0 .8
1 .0
工业设备故障时诊断间技术( s )
故障诊断的信号处理方法
2.1.2 信号的时域分析
一、直流分量和交流分量
用非接触式涡流传感 器测得的振动信号就包 含了直流和交流两部分， 直流分量表示传感器与 被测对象之间的平均距 离，交流分量代表被测 对象的振动位移情况。
信号可以分解为稳态 分量和交流分量，稳态 分量表示一种有规律的 变化量。直流分量是一 种特殊的稳态分量。
直流项 趋势项 正弦项
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故障诊断的信号处理方法
二、脉冲分量
一个函数被分解为若 干个矩形脉冲之和。 当 矩形脉冲宽度无穷小时， 这个函数就是无穷多个脉 冲分量之和。
x(t) A
x(t ) 1
基于随机过程的各态历经性，均值可用时间间隔T内的幅值平均值表示，即：
xE[x(t)]T l i m T 10Tx(t)dt
信号的均方值，也称为平均功率，它的平方根称为有效值或均方根值，具
有信号幅值的量纲，是反映确定性信号作用强度的主要时域参数。均方值的数
学表达式为：
x 2E[x2(t)]T l i m T 10 Tx2(t)dt
w w w w y ( t ) c y 1 s1 2 it n 1 ) c ( y 2 st i n 2 ) c y 3 ( s2 i t n 3 ) c ( y 4 s3 i t n 4 )(
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信号的时域统计
均值表示集合平均值或数学期望值，它描述了信号的静态量或直流分量。