机械振动信号中多分量调制信号的解调分析及其应用研究

摘要

大多数的机械设备故障振动信号为多分量调幅-调频信号，通过对这些多分量调幅-调频信号进行解调分析可以有效地提取信号中的故障特征信息，便于对机械设备进行故障诊断。
　　本文针对传统的解调方法在多分量调制信号的解调中易出现干扰谱峰的问题，深入研究了复Morlet小波的性质，论证了复Morlet小波变换系数的虚部是其实部的Hilbert变换，可以用其实现包络解调。通过对仿真信号进行解调分析，验证了基于复Morlet小波包络解调法的有效性和可行性。实验结果表明，该解调方法不仅适用于单分量调制信号，对多分量调制信号也适用。
　　由于复Morlet小波簇变换系数的虚部也是其实部的Hilbert变换，本文深入探讨了构造复Morlet小波簇带通滤波器需要满足的条件，将若干个复Morlet小波进行适当的线性组合，构造出了具有理想带通滤波特性的复Morlet小波簇。将复Morlet小波簇与包络解调方法统一起来，简化了计算步骤，用于多分量调制信号的解调分析时，可以便捷地提取出多分量调制信号中任意频段内的信号分量的调制信息。
　　最后，本文利用复Morlet小波簇滤波器具有梳状滤波的特性，构造了复Morlet小波簇梳状滤波器，不仅有效地抑制了调制频带外的各种噪声干扰成分，对调制频带内的噪声干扰成分也有效好的抑制效果。分别对实验室的滚动轴承振动数据和工业现场风力发电机组的振动数据进行分析，并和其它解调方法的结果进行对比，结果表明，基于复Morlet小波簇梳状滤波的包络解调法的解调效果最好，对干扰谱峰有更好的抑制效果。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 多分量调制信号解调技术的研究现状及发展趋势

1.3 本文的主要研究内容

第二章 机械故障诊断中常用的解调方法

2.1 多分量信号的定义及其调制

2.2 希尔伯特变换解调法

2.3 能量算子解调法

2.4 广义检波滤波解调方法

2.5 本章小结

第三章 解析小波变换的包络解调原理分析

3.1 解析小波变换

3.2 复Morlet小波变换的包络解调分析

3.3 复Morlet小波包络解调仿真分析

3.4 本章小结

第四章 复Morlet小波簇变换在多分量调制信号解调中的应用

4.1 复Morlet小波簇的定义与包络解调原理

4.2 基于复Morlet小波簇的带通滤波与包络解调

4.3 基于复Morlet小波簇的梳状滤波与包络解调

4.4 本章小结

第五章 多分量调制信号解调分析方法在滚动轴承故障诊断中的应用

5.1 滚动轴承故障振动信号的特征与共振解调技术

5.2 实验室滚动轴承的振动数据分析

5.3 风力发电机组振动数据分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果