转子系统状态监测的虚拟仪器研究

摘要

转子系统的升降速过程包含了丰富的的状态信息，一些在平稳运行时不易反映的故障征兆可能会充分地表现出来，因此，旋转机械的升降速过程中的振动信息对于旋转机械的状态监测及故障诊断具有独特的价值。转子系统的升降速过程是一种非平稳过程，其振动信号在时域和频域变化非常复杂，不满足傅里叶变换对信号的平稳性要求。基于傅里叶的传统谱分析方法无法有效地提取和分析该阶段的信息，而阶次分析技术的出现很好的解决了这一问题。而双谱具有很强的抑噪能力，是处理非线性、非高斯信号的强有力工具。本课题将阶次分析与双谱分析相结合，针对转子升降速过程中振动信号的非平稳的特点，提出了阶次双谱分析的转子系统故障监测方法，并成功地应用到转子系统状态监测中。
　　采用虚拟仪器技术能够快速构建满足转子系统状态监测的专业仪器，并实现先进的分析方法分析非平稳振动信号，以获取转子系统的运行状态。由于虚拟仪器基于软件实现，因此能够方便地修改仪器原有功能或添加新功能，完成仪器的升级，还能通过安装在不同的计算机上让多台计算机实现信号分析仪的功能，可以节约大量的仪器成本。因而本文在研究转子系统状态监测方法的基础上，开发设计基于虚拟仪器的转子系统在线状态监测和离线分析系统。论文展开的主要工作如下：
　　（1）学习了转子系统的振动信号特征和阶次双谱的基本理论。详细研究了阶次双谱对于转子系统状态监测的重要作用。
　　（2）设计开发基于计算阶次跟踪的转子系统状态监测虚拟仪器。根据虚拟仪器需求分析设计虚拟仪器各功能模块，并设计了测试用例对各功能模块进行测试，验证了各功能模块的性能，达到了预期效果。
　　（3）转子系统状态监测的虚拟仪器与商用仪器设备进行同步在线采集和分析对比，结果表明虚拟仪器的测试精度达到了设计要求，证明了该虚拟仪器的技术实用性。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1课题研究的背景

1.2 转子系统状态监测国内外研究现状

1.3 课题研究的意义

1.4 本文主要工作和章节安排

第二章 阶次双谱的理论研究及其软件实现

2.1高阶统计量理论

2.2 双谱的估计方法

2.3 复合谱基本理论

2.4 双谱的物理意义

2.5 阶次跟踪的理论研究

2.6 阶次双谱算法研究

2.7 双谱及复合谱软件的实现

2.8 本章总结

第三章 转子系统状态监测虚拟仪器设计与实现

3.1 虚拟仪器需求分析

3.2 虚拟仪器总体设计

3.3 虚拟仪器界面设计

3.4 虚拟仪器各功能模块设计与实现

3.5 本章小结

第四章 计算阶次跟踪虚拟仪器仿真测试

4.1仿真测试用例设计与测试环境配置

4.2 仿真测试过程

第五章 转子系统状态监测虚拟仪器的应用

5.1 阶次谱在线监测试验

5.2 本章总结

第六章 总结与展望

6.1 全文内容总结

6.2 后续研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文