旋转机械振动信号的高阶统计特性分析

论文摘要

本文详细阐述了高阶统计分析理论,在此基础上设计了一系列仿真实验验证理论。然后利用双谱、双相干谱以及1(1/2)维谱这些高阶统计分析方法,对汽轮机异常振动信号、齿轮点蚀故障、裂纹故障振动信号进行分析,结果表明,采用高阶谱分析性能稳定、灵敏度高,可有效抑制振动信号中的高斯噪声,同时还可以分析比较出故障发展过程中信号相位耦合变化情况,得出比经典分析方法更有效的故障特征提取手段,从而更有利于后续的故障诊断。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国外高阶统计分析发展概况
• 1.2.2 国内高阶统计分析发展概况
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 高阶统计分析方法
• 2.1 经典信号分析方法
• 2.1.1 信号的时域分析
• 2.1.2 信号的频域分析
• 2.2 高阶统计分析基础知识
• 2.2.1 随机变量的特征函数
• 2.2.2 高阶矩
• 2.2.3 高阶累积量
• 2.2.4 高阶矩与高阶累积量的关系
• 2.2.5 高斯信号的高阶矩和高阶累积量
• 2.2.6 高阶累积量的性质
• 2.2.7 非高斯信号
• 2.3 高阶谱
• 2.3.1 高阶谱定义
• 2.3.2 双谱的定义和性质
• 2.3.3 双谱估计方法
• 2.3.4 二次相位耦合
• 2.3.5 K 阶相干函数与双相干谱
• 2.3.6 1（1/2）维谱估计
• 第三章 高阶统计分析仿真实验
• 3.1 高斯白噪声信号仿真实验
• 3.2 正弦信号仿真实验
• 3.3 谐波信号（各次谐波振幅相等）仿真实验
• 3.4 谐波信号（各次谐波振幅不相等）仿真实验
• 3.5 非谐波信号仿真实验
• 3.6 随机信号仿真实验
• 3.7 对直接法双谱估计参数的讨论
• 3.7.1 BISPECD 函数简介
• 3.7.2 对观测信号序列长度 y 的参数分析
• 3.7.3 对 FFT 计算长度 nfft 的参数分析
• seg 的参数分析'>3.7.4 对分段后每段点数 samp_seg 的参数分析
• 第四章 汽轮机振动信号的高阶统计特性分析
• 4.1 汽轮机常见故障机理分析
• 4.1.1 转子不平衡
• 4.1.2 动静部件碰磨
• 4.1.3 转子不对中
• 4.1.4 油膜振荡
• 4.1.5 蒸汽振荡
• 4.2 汽轮机异常振动实例描述
• 4.3 汽轮机振动信号的经典分析
• 4.3.1 时间序列分析
• 4.3.2 振动信号时域特征值分析
• 4.3.3 振动信号频域分析
• 4.4 汽轮机振动信号的高阶统计特性分析
• 4.4.1 双谱分析
• 4.4.2 双谱特征值提取
• 4.4.3 双相干谱分析
• 4.4.4 1（1/2）维谱分析
• 第五章 齿轮故障信号的高阶统计特性分析
• 5.1 齿轮故障机理分析
• 5.1.1 制造误差
• 5.1.2 装配不良
• 5.1.3 齿轮的损伤
• 5.1.4 齿轮故障的频谱特征
• 5.2 齿轮点蚀故障实例分析
• 5.2.1 实验描述
• 5.2.2 经典分析
• 5.2.2.1 时域分析
• 5.2.2.2 频域分析
• 5.2.3 高阶统计特性分析
• 5.2.3.1 双谱分析
• 5.2.3.2 双谱特征值提取
• 5.2.3.3 双相干谱分析
• 5.2.3.4 1（1/2）维谱分析
• 5.3 齿轮裂纹故障实例分析
• 5.3.1 实验描述
• 5.3.2 经典分析
• 5.3.3 高阶统计特性分析
• 5.3.3.1 双谱分析
• 5.3.3.2 1（1/2）维谱分析
• 5.3.3.3 双谱切片分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录1 瓦振信号 Z6分段数据的双谱三维图比较
• 附录2 齿轮十种点蚀状态下振动信号 KHLMF1的双谱三维图比较
• 附录3 齿轮裂纹故障振动信号 Z6分段数据的对数化双谱三维图比较
• 附录4 齿轮裂纹故障振动信号 Z6分段数据的对数化1（1/2）维谱图比较
• 附录5 齿轮裂纹故障振动信号 Z6的对数化1（1/2）维谱瀑布图
• 在校期间发表论文参加科研情况