双谱切片的分形特性在减压阀故障诊断中的应用

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1、*双谱切片的分形特性在减压阀故障诊断中的应用①②③吴文兵黄宜坚(①福州外语外贸学院计算机系，福建福州350018;②厦门大学信息科技学院，福建厦门361000;③华侨大学机电工程学院，福建泉州362021)摘要:减压阀是液压系统中的一种重要元件，也很容易发生故障，如何对减压阀发生的故障进行诊断，对于机械系统的维护有着重要意义。首先获取了减压阀振动时的正常信号和故障信号的AR双谱切片，再根据双谱切片所呈现出的自相似性，分别计算了每组数据的容量维数，并由计算结果进行故障诊断，取得了良好效果。关键词:故障诊断减压阀双谱切片容量维中图分类号:TG156

2、文献标识码:BThefractalfeaturesofbi－spectralslicesappliedinfaultdiagnosis①②③WUWenbing，HUANGYijian(①Dept．ofComputer，FuzhouTechnicalCollegeofForeignStudies，Fuzhou350018，CHN;②XiamenUniversity，Xiamen361000，CHN;③HuaqiaoUniversity，Quanzhou362021，CHN)Abstract:Reliefvalveisanimportantcomp

3、onentofahydraulicsystem，anditiseasytogowrong．Howtodiag-nosethefaultsisveryimportantforthemaintenanceofmechanicsystem．BymeansofARmodel，thispaperfirstacquirestheARbi－spectralslicesofsignalsinnormalandfaultstaterespectively，consider-ingtheself－similarityofthespectrum，thencalcul

4、ateoutthecapacitydimensionofeachdataobtainedinthisexperiment．Furthermore，theresultisusedtodiagnosethefaultofreliefvalve，andthediagno-sisaccuracyissatisfactory．Keywords:FaultDiagnosis;ReliefValve;Bi－spectralSlices;CapacityDimension液压系统中的减压阀是液压系统中比较容易发生其中，cum(·)代表联合累积量。故障的一种元件

5、，如何对这种发生故障的元件进行诊k阶累积量谱定义为k阶累积量的k－1维Fou-断，对液压系统的维护有着重要意义。本文在获取减rier变换，即压阀正常信号与故障信号的基础上，通过建立AR模Skx(ω1，…，ωk－1)=型，获取正常状态和故障状态下信号的AR双谱切片，∞∞k－1再根据其自相似性，采用分别计算其容量维数的方法∑…∑ckx(τ1，…，τk－1)exp［－j∑ωiτi］(2)τ1=－∞τk－1=－∞i=1来进行故障诊断。建立AR模型后，根据式(3)可以得到AR双谱表1双谱切片达式为AR*B(ω1，ω2)=γ3aH(ω1)H(ω2)H(ω1

6、+ω2)(3)设平稳随机过程的k阶累积ckx(τ1，τ2，…，τk－1)，其中:ω为频率;γ=E{a3(n)}为偏度;H(ω)=1/［13a定义为随机变量{x(n)，x(n+τ1)，…，x(n+τk－1)}的p－jiω+∑ie］为系统的传递函数;i和p分别为AR模k阶联合累积量:i=1*ckx(τ1，…，τk－1)=型的系数和阶数;H(ω)为H(ω)的共轭函数。cum{x(n)，x(n+τ1)，…，x(n+τk－1)}(1)在式(4)中，设ω1=ω2时，即得到AR双谱的1.5*国家自然科学基金(50975098)·147·维(对角)切片表达

7、式为态下的运行信号，本文进行的实验特设置故障如下:人AR2*B(ω1，ω2)=γ3aH(ω1)H(2ω1)(4)为在减压阀进油口加3mm的铁芯，通过实验可以近双谱对角切片保留了双谱的相关信息。本文选用似模拟减压阀工作故障状况。对角切片与AR功率谱进行故障诊断的对比分析。本文振动信号的采集和处理使用的软件是Lab-VIEW。利用LabVIEW及PCI－6014的数据采集卡和2容量维1个加速度传感器，依次采集减压阀在正常和故障状具有某种自相似性的图形或集合称为分形。大自态下的振动信号。实验数据采集程序如图1所示。在然中存在的不规则的物体，可能存在

8、不同尺度上的相每种测量中，将油路压力从1～5MPa分6个压力等似性，称为自相似性。自相似性就是局部与整体相似，级。采样频率250Hz，读取频率125H