自动平衡机的振动信号处理方法研究

【摘要】随着科技的进步，旋转机械在生活和生产中都占有极其重要的地位，受生产工艺及环境等因素影响，旋转机械在出厂及长期使用后会产生不平衡；转子的不平衡导致的后果是机械振动和震耳的噪声，长时间下去机械就会损坏，甚至危害人身安全。为了避免转子产生不平衡就需要定期对转子进行检测，做到及时发现问题并解决问题，解决转子不平衡问题的方法就是动平衡技术。因此转子的动平衡问题在一直备受研究者们关注。根据现实生产的要求，自动平衡机测试系统的发展趋势是测试精度高、测试速度快以及测试性能稳定。而基于平衡机的振动信号的处理方法一直以来都是研究者们研究的热点。本论文主要研究的是振动信号中除了与转子转速频率相同的不平衡信号外，还包含倍频干扰、非整次谐波干扰以及强噪声干扰情况下的振动信号处理方法。通过对已有的振动信号幅值相位的提取方法以及小波变换理论研究，本文提出了对于上述情况下振动信号处理方法，即用非正交的Morlet复连续小波变换的方法对信号进行滤波的处理，由于Morlet复连续小波有很好的对称性，其时频域局部特性很好，能够精确得到有用的不平衡振动信号，根据复连续小波滤波器的特性，精确地分析振动信号各个频率成分的信息特征，此方法能够直接测量出振动信号的各个成分的幅值和频率，但是此方法需要知道信号的组成成分以及各信号大致频率值来设置小波变换的尺度因子，因此本文用最小二乘法先对信号进行拟合，拟合出待测不平衡振动信号中的不同频率信号的个数以及各信号大致频率值，然后再进行Morlet复连续小波变换，算法的测量速度和测量精度都有一定提高。通过仿真实验证明，此方法计算不平衡信号幅值和频率的精度优于FFT算法。因为Morlet复连续小波变换能够精确提取出振动信号的幅值和频率的大小，本文用全相位FFT谱分析的方法测量振动信号的相位值，此方法提取信号相位的精确度很高，而且算法简单，测量速度快。最后通过仿真实验验证Morlet复连续小波变换和全相位FFT谱分析方法提取振动信号的幅值和相位的可行性。仿真实验表明，在不平衡量很小的情况下此方法能够精确提取出振动信号的幅值和相位。
【作者】张丽云；
【导师】丛玉良；
【作者基本信息】吉林大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】自动平衡机；Morlet复连续小波变换；最小二乘法；全相位FFT谱分析；倍频干扰；

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