在對滾動軸承進(jìn)行特征提取時，根據(jù)提取狀態(tài)量的不同來分類，滾動軸承故障診斷方法主要有振動分析法、溫度法、油液分析法、聲發(fā)射法等，其中振動分析法是目前發(fā)展較為成熟的診斷方法。振動分析法通過軸承座上的振動傳感器來獲取軸承振動信號，然后對其進(jìn)行預(yù)處理、信號分析等，進(jìn)而來判斷滾動軸承的工作狀態(tài)。對滾動軸承的故障診斷通常通過信號采集與分析、特征提取等過程實(shí)現(xiàn)其振動分析，進(jìn)而應(yīng)用故障診斷方法實(shí)現(xiàn)對滾動軸承故障的識別。其中，對振動信號的有效特征提取是故障診斷過程的核心。下面分別對基于振動信號的特征提取技術(shù)與故障診斷技術(shù)進(jìn)行簡要介紹。
1.2.1  基于振動信號的特征提取技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.2.1.1  基于時域分析的特征提取
振動檢測方法中最早應(yīng)用時域診斷方法，僅從時間序列上觀察分析，很難看出滾動軸承是否出現(xiàn)故障。因此，必須對這些時間序列進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到觀測樣本
的各種數(shù)字統(tǒng)計參數(shù)及分布函數(shù)，應(yīng)用廣泛的有峰值、均值、均方根值、方差、概率密度函數(shù)、概率分布函數(shù)以及無量綱參數(shù)如峭度、裕度、波形指標(biāo)、峰值指標(biāo)、脈沖指標(biāo)等。
孔亞林利用峭度、裕度參數(shù)對棒材廠軋機(jī)和熱軋廠風(fēng)機(jī)軸承進(jìn)行了故障診斷，并取得了良好效果。J. Vass 等提出峭度比的概念，利用閾值檢測法并將其用于滾動軸承故障診斷中。上述時域統(tǒng)計特征法，在工程實(shí)踐中得到了很好的應(yīng)用。
1.2.1.2  基于頻域分析的特征提取
傅里葉變換是信號處理領(lǐng)域內(nèi)很重要的一種算法。有的機(jī)械故障具有固定的特征頻率，通過傅里葉變換，可以觀察到時域內(nèi)不易發(fā)現(xiàn)的信號特征，得到信號內(nèi)在
的頻譜特征。而快速傅里葉變換在計算機(jī)中的應(yīng)用，加快了運(yùn)算速度和應(yīng)用范圍。以傅里葉變換為基礎(chǔ)的信號分析方法有功率譜、奇異譜、能量譜、細(xì)化譜、矢雙譜、階次譜、包絡(luò)譜等。
由于出現(xiàn)故障的滾動軸承會產(chǎn)生調(diào)幅調(diào)頻的特征，所以包絡(luò)分析成為滾動軸承故障特征分析的有效方法之一。Yu Guo 等針對滾動軸承變速運(yùn)行工況下非平穩(wěn)振動
信號特性，提出了包絡(luò)階次跟蹤技術(shù)方法，利用等角度重采樣技術(shù)，將時域非平穩(wěn)信號轉(zhuǎn)換為角域的平穩(wěn)信號，并成功用于滾動軸承故障診斷。Yuh-Tay Sheen 提出了一種基于系統(tǒng)共振模式的包絡(luò)估計算法，大大降低了信號背景噪聲，有效提取故障特征，并提出指數(shù)式衰減頻率作為滾動軸承故障程度的量化指標(biāo)。
1.2.1.3  基于時頻分析方法的特征提取
時頻分析方法就是通過時間和頻率的聯(lián)合分布函數(shù)來表示信號，核心思想是通過時間和頻率兩個相平面描述信號的局部特征，既可以觀察到局部時域內(nèi)的頻率組
成，又可以觀察到各個頻段內(nèi)的時間序列排布。短時傅里葉變換(Short-Time Fourier Transform,  STFT)是應(yīng)用最早、最基本的時頻分析方法。STFT 將不平穩(wěn)過程看作一系列短時平穩(wěn)信號的疊加，而短時性是通過時域上的加窗來實(shí)現(xiàn)，并通過一系列平移參數(shù)來覆蓋整個時域。Wigner-Ville 分布是 1948 年由 Ville 將 Wigner 分布引入信號分析領(lǐng)域，是一種時頻能量表述型函數(shù)，它具有很多優(yōu)越的特性，如對稱性、平移不變性、有限支撐性、重構(gòu)性、時頻伸縮性、乘積性與卷積性等，很適合分析非平穩(wěn)信號。
小波變換是由法國人 Morlet 于 1984 年提出的，其時頻窗口具有自適應(yīng)性，因此它被稱為數(shù)學(xué)顯微鏡。小波變換自問世以來，得到了廣泛的應(yīng)用，如信號時頻分析、圖像處理、消噪去噪、邊緣檢測等領(lǐng)域，小波變換在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備特征提取方面也得到了廣泛的應(yīng)用，如林京、Sun Q、何曉霞利用連續(xù)小波變換對滾動軸承故障進(jìn)行了診斷，并取得較好的診斷效果；張中民、史東鋒等利用小波包絡(luò)分析對滾動軸承進(jìn)行了研究。
 

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