MATLAB环境下基于稀疏最大谐波噪声比反卷积的信号处理方法

状态监测与故障诊断是保障机械设备安全、稳定运行的基础。滚动轴承是旋转机械的核心部件,其服役性能直接影响整台设备的运行安全。在测试的振动信号中,周期性冲击是滚动轴承发生故障的重要标志。因此,如何从振动信号中提取出与故障相关的周期性冲击成分,是实现轴承故障诊断的关键。然而,随着机械设备集成化程度越来越高和运行工况日益复杂化,测试的振动信号的组成成分愈发复杂,噪声和干扰信息带来的影响也日趋严重,使得轴承故障特征更加微弱,特征提取变得十分困难。

谐波噪声比,被定义为信号中谐波成分与噪声成分能量的比值。对于数据序列x,其谐噪比定义为:

为了测试HNR对周期性故障特征的评价性能,计算了严格等间隔分布的周期性冲击信号以及设置0%~20%的随机波动对应信号的HNR值,结果如图2所示。

原始严格周期的信号,其HNR数值为11.58,随着随机波动的增大,信号的周期性逐渐降低,对应的HNR数值也随之下降。由此说明,HNR能够有效、定量地评价故障信号的周期性特征。

鉴于谐波噪声比的优势,提出一种基于稀疏最大谐波噪声比反卷积的信号处理方法,算法程序运行环境为MATLAB R2018a,可用于旋转设备故障诊断,也可用于金融时间序列,地震信号,机械振动信号,语音信号,声信号等一维信号分析。

复制代码
% 最优滤波频带滤波后的时域波形
figure
plot(t,hilx);
ylabel('Amplitude');
xlabel('Time [s]');
set(gcf,'pos',pos);
% 最优滤波频带滤波后的包络谱
figure
myfft(fs,hilx,1);
ylabel('Amplitude');
xlabel('Frequency [Hz]');
set(gcf,'pos',pos);
xlim([0 300])

出图如下:

工学博士,担任《Mechanical System and Signal Processing》审稿专家,担任
《中国电机工程学报》优秀审稿专家,《控制与决策》,《系统工程与电子技术》,《电力系统保护与控制》,《宇航学报》等EI期刊审稿专家。

擅长领域:现代信号处理,机器学习,深度学习,数字孪生,时间序列分析,设备缺陷检测、设备异常检测、设备智能故障诊断与健康管理PHM等。

相关推荐
AI的探索之旅3 天前
97 个 OpenCV 实例(三十):双目立体,从标定到点云
人工智能·opencv·计算机视觉
小羊没烦恼!3 天前
初探性能优化——2个月到4小时的性能提升
java·开发语言·windows·算法·c#
美狐美颜SDK开放平台3 天前
开发直播APP时如何接入视频美颜SDK?开发流程与注意事项
android·人工智能·计算机视觉·音视频·直播美颜sdk
伞伞悦读3 天前
【第38期】Python 模块与包详解:import、from、模块搜索路径、包结构和 __init__
开发语言·python
C语言小火车3 天前
C/C++ 为什么需要编译器?
开发语言·c++
霍霍的袁3 天前
【C++】map 和 set 的使用 | 从用法到底层
开发语言·c++·学习·visual studio
孙启超3 天前
【AI开发之Rust】第 11 课:智能指针与内部可变性
开发语言·后端·rust
此生决int3 天前
深入理解C++系列(20)——C++11(下)
开发语言·c++
agicall.com3 天前
SIP协议IP话机的通话抓包录音实现
语音识别·信创电话助手·ip话机
2601_955662463 天前
短剧多人对白怎么配?2026年多角色配音工具对比
大数据·人工智能·音视频·语音识别