基于共振解调技术和小波分析的故障诊断

摘要

机械传动的轴承、齿轮等关键部件的故障信号中都含有冲击信息，通过对冲击信息的提取可以对设备做出精密诊断。共振解调技术和小波分析为从机械的振动信号中提取所夹带的微小冲击提供了理论依据。 本文建立了共振解调技术的数学模型，并求解了该模型的脉冲响应，为硬件提取冲击提供了理论依据。介绍了小波分析的基本理论，分析了连续小波在故障诊断中的优点，并给出了三种基于小波分析的冲击提取方法(连续小波、离散小波、基于小波模极大值的包络分析)，每种方法都给出了应用实例，分析结果一致。文中在共振解调和小波分析理论基础上，采用华邦单片机(W77E58)和凌阳单片机(SPCE061A)研制出了故障诊断仪。W77E58控制液晶屏，组成人机交互界面；SPCE061A用于采集数据，实现了FFT和小波包分解算法，有效地提取了冲击信号，并验证了故障诊断仪的准确性。共振解调技术已成功地应用于武汉钢铁公司和安阳钢铁公司的高速线材轧机生产线，获得了很大的经济效益。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1故障诊断的意义、目的和内容

1.1.1故障诊断的意义

1.1.2故障诊断的目的

1.1.3故障诊断的内容

1.2小波的发展和应用现状

1.3共振解调技术与小波分析提取冲击的意义

1.4本论文所做的工作

第二章共振解调技术在故障诊断中的应用

2.1故障诊断中常用的时域分析

2.1.1时域同步平均法

2.1.2相关分析

2.2故障诊断中常用的频域分析

2.2.1离散傅立叶变换(DFT)

2.2.2功率谱分析

2.2.3倒频谱分析

2.3共振解调技术在故障诊断中的应用

2.3.1特征频率的计算

2.3.2信息的提取

2.3.3共解调技术的数学模型

2.3.4共振解调的应用

2.4 小结

第三章小波分析的基本理论

3.1连续小波变换及其时频窗分析

3.1.1连续小波变换

3.1.2小波变换的时频窗分析

3.2离散小波变换

3.3多分辨率分析(MRA)

3.4小波包分析

3.4.1小波包的定义

3.4.2小波包分解

3.4.3小波包算法

3.4.4小波包分析的工程解释

3.5对称与反对称小波滤波器设计

3.6小波分析和常见分析方法比较

3.6.1同傅里叶变换比较

3.6.2同短时傅里叶变换比较

3.7小结

第四章小波分析在故障诊断中的应用

4.1连续小波在故障诊断中的应用

4.1.1连续小波提取冲击

4.1.2应用实例

4.2离散小波在故障诊断中的应用

4.2.1离散小波提取冲击

4.3小波与包络分析相结合提取冲击

4.3.1包络分析的基本原理

4.3.2包络分析的进行故障诊断的基本原理

4.3.3基于小波模极大值算法的包络分析方法

4.3.4应用实例

4.4小波分析在冲击信号识别中的应用

4.5共振解调与小波分析的关系与实例

4.6 小结

第五章故障诊断仪的研制

5.1系统的硬件组成

5.1.1华邦单片机(W77E58)的特性

5.1.2凌阳单片机(SPCE061A)的特性

5.1.3液晶显示模块(MSP-G320240DBCW-6N)

5.2系统的软件组成

5.2.1用户界面的开发

5.2.2数字信号处理的实现

5.3故障诊断仪的应用效果

5.4基于共振解调技术与小波分析的故障诊断仪

5.5小结

第六章结束语

参考文献

致谢

附录