基于频域盲解卷积的齿轮箱复合故障声学诊断.pdfVIP

振　动　与　冲　击 第３２卷第７期 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．７２０１３　  基于频域盲解卷积的齿轮箱复合故障声学诊断 潘　楠，伍　星，迟毅林，柳小勤，刘　畅 （昆明理工大学 机电工程学院，昆明　６５００９３） 　　摘　要：针对复杂声场环境中齿轮箱复合故障特征提取，提出基于频域盲解卷积的声学诊断方法。该方法通过形 态滤波滤除非调制信号，结合改进复数固定点算法优选复独立分量，进而通过复独立分量Ｊ－散度解决独立分量间次序 不确定性问题。通过计算机仿真及实际环境下齿轮箱复合故障声信号提取实验验证该算法的有效性。 关键词：频域盲解卷积；齿轮箱；复合故障；声学诊断 中图分类号：ＴＨ１６５．３　　　文献标识码：Ａ Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌｄｉａｇｎｏｓｉｓｆｏｒｇｅａｒｂｏｘｃｏｍｂｉｎｅｄｆａｉｌｕｒｅｓ ｂａｓｅｄｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｂｌｉｎｄｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ ＰＡＮＮａｎ，ＷＵＸｉｎｇ，ＣＨＩＹｉｌｉｎ，ＬＩＵＸｉａｏｑｉｎ，ＬＩＵＣｈａｎｇ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００９３，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｉｍｉｎｇａｔｇｅａｒｂｏｘｃｏｍｂｉｎｅｄｆａｉｌｕｒｅｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｉｎｃｏｍｐｌｅｘｓｏｕｎｄｆｉｅｌｄ，ａｎａｃｏｕｓｔｉｃｆａｕｌｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｂｌｉｎｄｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎ ｂｌｉｎｄｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｆｉｌｔｅｒｉｎｇｗａｓｆｉｒｓｔｌｙｕｓｅｄｔｏｅｘｔｒａｃｔｍｏｄｕｌａｔｅｄｆｅａｔｕｒｅｓｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｔｈｅｏｂｓｅｒｖｅｄ ｓｉｇｎａｌｓ，ｔｈｅｎｔｈｅＣＦＰＡａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｄｏｃｏｍｐｌｅｘｄｏｍａｉｎｂｌｉｎｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｆｉｎａｌｌｙｔｈｅＪｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅｓｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｗｅｒｅｔａｋｅｎａｓｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｓｔｏｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ．Ｔｅｓｔｓｕｓｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄ ｒｅａｌｍａｃｈｉｎｅｓｏｕｎｄｓｉｇｎａｌｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙａｐｐｌｉｅｄ ｔｏｇｅａｒｂｏｘｃｏｍｂｉｎｅｄｆａｉｌｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓｔｏｂｅｓｔｕｄｉｅｄｆｕｒｔｈｅｒｉｎｔｈｉｓａｒｅａｗｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｂｌｉｎｄｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ；ｇｅａｒｂｏｘ；ｃｏｍｂｉｎｅｄｆａｉｌｕｒｅ；ａｃｏｕｓｔｉｃａｌｄｉａｇｎｏｓｉｓ ［２－４］ 　　齿轮箱是机械设备的重要动力传动装置，同时亦 断 。然而实际声场环境复杂，传声器接收的信号 是故障易发生部位。当齿轮、轴承或皮带轮等机构出 在传输过程中经衰减、耦合，导致待识别冲击故障源信 现损伤时，将影响整个设备的安全稳定运行。目前振 号被传动轴转频等周期信号及高斯噪声淹没，形成典 动信号分析仍以齿轮箱状态监测与故障诊断为常用 型的卷积混合模型，且齿轮箱结构