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
冷雨夜中漫步3 小时前
Python快速入门(6)——for/if/while语句
开发语言·经验分享·笔记·python
m0_736919105 小时前
C++代码风格检查工具
开发语言·c++·算法
yugi9878385 小时前
基于MATLAB强化学习的单智能体与多智能体路径规划算法
算法·matlab
2501_944934735 小时前
高职大数据技术专业,CDA和Python认证优先考哪个?
大数据·开发语言·python
啊森要自信5 小时前
CANN ops-cv:面向计算机视觉的 AI 硬件端高效算子库核心架构与开发逻辑
人工智能·计算机视觉·架构·cann
DuHz5 小时前
超宽带脉冲无线电(Ultra Wideband Impulse Radio, UWB)简介
论文阅读·算法·汽车·信息与通信·信号处理
黎雁·泠崖6 小时前
【魔法森林冒险】5/14 Allen类(三):任务进度与状态管理
java·开发语言
2301_763472467 小时前
C++20概念(Concepts)入门指南
开发语言·c++·算法
TechWJ7 小时前
PyPTO编程范式深度解读:让NPU开发像写Python一样简单
开发语言·python·cann·pypto
lly2024067 小时前
C++ 文件和流
开发语言