转轴扭转变形动态测量噪声消除方法研究.pdf

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1、２０１７年４月宇航计测技术Ａｐｒ．，２０１７第３７卷第２期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＶｏｌ．３７，Ｎｏ．２文章编号：１０００－７２０２（２０１７）０２－００４３－０６DOI：１０．１２０６０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－７２０２．２０１７．０２．０９转轴扭转变形动态测量噪声消除方法研究尹学峰朱玥琦吉小军（上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海２００２４０）摘要转轴的扭转变形信号中包含了大量与转轴运行状态相关的信息，但往往被噪声所淹没，合理的去噪处理能够得到更有效的

2、信号成分，有助于对转轴的工作状态做出正确的判断。相比于传统滤波方法，基于ＥＭＤ的去噪方法有较强的自适应性，更适合动态信号的处理。从转轴相互正交的两个方向采集的相位差信号，依据两路信号ＥＭＤ分解后各阶本征模态函数的相关性去除噪声并恢复出有效信号。仿真验证了该方法的有效性，并将其运用到实际转轴扭转变形信号的处理中，得到了更为准确的扭转变形信息。关键词转轴扭转变形测量相位差ＥＭＤ去噪中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：ＡReductionofDynamicNoiseintheMeasurementofShaftTorsional

3、DeformationBasedonEMDＹＩＮＸｕｅ-ｆｅｎｇＺＨＵＹｕｅ-ｑｉＪＩＸｉａｏ-ｊｕｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）AbstractＡｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｓｈａｆｔｉｓｃｏｎ-ｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅｔｏｒｓｉｏｎａｌｄｅｆｏｒｍａｔ

4、ｉｏｎｓｉｇｎａｌｏｆｔｈｅｓｈａｆｔ．Ｒｅａｓｏｎａｂｌｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｇｅｔｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｉｇｎａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｉｔｃａｎｈｅｌｐｔｏｍａｋｅｃｏｒｒｅｃｔｊｕｄｇｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｓｈａｆｔ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｅｎｏｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＥＭＤｈａｓａｓｔｒｏｎｇａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｉｇｎａｌｉｓｒｅ-ｃｏｖｅｒｅｄｆｒｏｍｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｉｇｎａｌ

5、ｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｔｗｏｍｕｔｕａｌｌｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ，ａｆｔｅｒｂｅｉｎｇｆｉｌｔｅｒｅｄｏｕｔｎｏｉｓｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆＥＭＤｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｔｈｅａｃｔｕａｌｒｏｔａｔｉｎｇｓｈａｆｔｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌ．KeywordsＳｈａｆｔＴｏｒｓｉｏｎａｌｄｅｆｏｒｍａｔ

6、ｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＰｈａｓｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅＥＭＤＮｏｉｓｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎ1引言许多信息，在机械工程领域这是一项基础而关键的测试需求，特别是转轴的动态扭转变形能够间接表转轴扭转变形是由大小相等，方向相反，作用面征旋转机械的扭矩、功率等运行状况信息，从而可以都垂直于杆轴的两个力偶引起的，表现为杆件的任对设备的动力特性、运行可靠性进行检测和故障诊意两个横截面发生绕轴线的相对运动。轴扭转变形断。因此，轴扭转变形测试是机械产品开发、质量检能够反映出轴的负载特性、安全性以及材料特性等测、优化控制、工矿检测和故障诊

7、断的重要内容。收稿日期：２０１６－０５－２４作者简介：尹学峰（１９９０－），男，硕士研究生，主要研究方向：测试、计量和信号处理。·４４·宇航计测技术２０１７年关于转轴动态扭转变形的测试，国内外有关机2转轴动态扭转变形测试方法及其振［１］构已经进行了大量的研究和开发工作，其中主要动影响分析的技术手段是采用编码器来测量轴扭转角的方法，将两个编码器沿轴向一定间隔安装在转轴上，测量弹性轴在受到大小为Ｎ的扭矩载荷作用时，轴由编码器发出的脉冲时间间隔可以获得轴在安装编将产生扭转形变，相距长度为L的截面绕中心轴发码器的断面处的角速度，

8、通过比较转轴二端断面的生相对转动，从而产生一个扭转角θ角速度，进而得到扭转角速度和其他有关扭角、扭振１８０NL的信息。清华大学张晓玲提出了一种扭转变形测试θ＝·（１）πGIP［２］的技术方案，但是并没有涉及因轴系旋转而引起式中：G———材料的剪切弹性模量；IP———横截面的动态振动噪声的处理问题。太原理工大学孙良环对