基于振动信号的滚动轴承故障特征提取研究

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1、Ｉ分类号ＴＰ２７７单位代码：１０２２０；密级：ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．．’：：－．．；Ｖ．‘‘＇，，．试■＇■＇＇．‘點．啡：硕ｄ：研究生学位论文■、．．：．，—ｊ论文题目；某于振动信号的滚动轴承故障特征提取研究＾孙美岩硕±生：；刘霞教授指导獅学科专化控制科学与工程研究方向：控制理论与控制工程Ｉ２０１５年６月６日Ｉ学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在指

2、导教师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成架。对本义的研究做出重要贾献的个人和集体，巧已在义中作了明确说明并表示谢患。作者签名：基＿日期：Ｍ学位论文使用授权声明本人完全了解东北石油大学有关保留、使用学位论文的规定。学校有权保留学位论文并向国家主管部口或其指化机构送交论文的电子版巧纸质版，允许论文被查阅和借阅’可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论义，可Ｗ公布论义的辛：部或部分内

3、容。东北石油大学有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕±学位论义全文数据库》、《中网博±学位论文全文数据库》和编入《中巧知识资源总库》。保密的学位论文在解密后适用本规定。爭＾位论文作者签名：论文指导教师签名：表條指导小组成员签名：味予斗杂的ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringExtractionofFaultFeaturesofRollingBearingBasedonVibrationSignalCandidate:SunMeiyanTutor:Pr

4、ofessorLiuXiaSpecialty:ControlScienceandEngineeringDateoforalexamination:6thJune.2015University:NortheastPetroleumUniversity东北石油大学硕士研究生学位论文基于振动信号的滚动轴承故障特征提取研究摘要滚动轴承是各种旋转机械中应用最广泛的一种重要部件，其运行状态直接影响整台机械的性能，对其进行故障诊断具有重要的意义。旋转机械故障诊断包括信号的测量、特征提取、状态诊断和状态分析四个步骤，其中最核心的

5、部分就是故障信号的特征提取。本文以滚动轴承为研究对象，研究了基于振动信号的滚动轴承特征提取的方法。本文介绍了滚动轴承的振动机理，对几种典型故障类型及形成原因进行分析。目前常用的滚动轴承故障诊断方法有温度检测法、油液检测法、振动分析法及声发射法等，本文采用的是振动分析法。首先，研究了轴承信号的时域分析方法，包括有量纲参数和无量纲参数的特征提取方法。通过对比正常信号和故障信号的时域统计指标参数值的变化，得到故障信号的时域特征。其次，研究了轴承信号的频域分析方法，主要采用希尔伯特解调的方法对滚动轴承进行特征提取。实际的

6、滚动轴承故障中，一般会有周期性的脉冲信号产生，使其故障信号出现调制现象，固有频率的两侧呈现间隔均匀的调制边频带表现在频谱上。解调的分析方法，可以从故障信号中提取出调制信息，但该方法需要事先知道轴承的故障频率。再次，研究了时频域的分析方法，针对轴承信号采集过程中噪声的影响，本文提出了一种基于相关性小波奇异熵的滚动轴承特征提取方法。该方法首先对采集的信号进行小波变换，得到其小波系数。利用信号和噪声的小波变换在各个尺度下具有不同的传播特性，对小波系数做相关计算，达到抑制噪声的目的。将其处理后的系数进行奇异值分解，对奇异

7、值进行信息熵计算，得到了相关性小波奇异熵。通过模拟轴承信号的仿真研究，验证了该方法能够抑制噪声的影响。将该方法应用于实际的轴承特征提取中，采用概率神经网络进行故障分类，验证了该方法的有效性。最后，由于EMD分解具有自适应性，适用于处理非线性、非平稳的信号，本文提出了一种基于EMD瞬时功率谱熵的滚动轴承特征提取方法。该方法将轴承信号进行EMD分解，得到有限个IMF分量，对这些分量进行功率谱处理，计算其功率谱的信息熵。将该方法应用于实际的轴承特征提取中，EMD瞬时功率谱熵作为特征向量，采用概率神经网络进行故障分类，验

8、证了该方法的有效性。关键词：滚动轴承，特征提取，小波变换，EMD分解，信息熵II东北石油大学硕士研究生学位论文ExtractionofFaultFeaturesofRollingBearingBasedonVibrationSignalABSTRACTRollingbearingisthemostwidelyusedinallkindsofrotatingmachiner