小波包能量谱在发动机故障检测中的应用.pdf

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1、第41卷第6期2012年12月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．41No．6Dec．2012·测控技术·小波包能量谱在发动机故障检测中的应用+张宝伟司景萍任庆霜李海岗(内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051)摘要：小波包是继小波分析之后的又一种新型多尺度分析方法，它具有对非平稳信号进行局部化分析的功能，是在多分辨率基础上构成的一种更精细的正交分解方法，可以解决小波分析在高频部分分辨率差的缺点。本文以小波包分析为基础，对发动机振动

2、信号进行实例分析，通过对采样信号的分解和重构，取其特征向量作为能量谱，比较正常信号和故障信号的能量谱和功率谱，能够判断出发动机的故障状态，验证了小波包能量谱对发动机故障检测的可行性。关键词：小波包能量谱功率谱故障诊断中图分类号：TB533+2文献标识码：A文章编号：1671—0630(2012)06—0070—05TheApplicationsofWaveletPacketEnergySpectruminEngineFaultDetectionZhangBaowei，SiJingping，RenQingshuang，LiH

3、aigangSchoolofEnergyandPowerEngineering，InnerMongoliaUniversityofTechnology(Huhhot，InnerMongolia，010051，China)Abstract：Waveletpacketisanewtypeofmulti—scaleanalysismethodafterwaveletanalysis．Itisanorthogo·naldecompositionmethodbasedonmulti—resolution，whichcananalyz

4、elocallynon—stationarysignalandsolvetheshortcomingsofpoorresolutionwithwaveletanalysisinhighfrequencypart．Basedonwaveletpacketanal—ysis，thispaperanalyzestheinstancesofenginevibrationsignal，decomposesandreconstructsthesamplesig-nals，takesthefeaturevectorastheenergy

5、spectrum，comparesthepowerspectrumofnormalsignalwithfaultsignal，determinesthestateoftheenergyfailure，andverifiestheapplicationfeasibilityofwaveletpacketener-gyspectruminenergyfaultdetection．Keywords：Waveletpacket，Energyspectrum，Powerspectrum，Faultdiagnosis引言近年来，随着数

6、学、计算机和信号处理等学科的发展，信号处理技术已逐渐应用到各种机械设备的故障诊断中。其中小波变换理论越来越受到广泛关注，它是一种在时域和频域同时具有良好局部化特性的分析方法，特别适合非平稳信号的处理，可以充分地提取出故障信号的特征u】。但由于其尺度是按二进制变化的，所以在高频频带其频率分辨率较差，而在低频频带其时间分辨率较差，即小波分析方法是对信号的频带进行指数等间隔划分。小波包分析能够为信号提供一种更加精细的分析方法，它将频带进行多层次划分，可以对多分辨率分析没有细分到的高频部分进行进一步分解，并能够根据被分析信号的特征

7、，自适应地选择相应频带，使之与信号频+项目基金：内蒙古高校科研基金重点项目(NJZZll070)；内蒙古自然基金资助项目(2009MS0714)。作者简介：张宝伟(1981一)，男，硕士研究生，研究方向为发动机检测技术。第6期张宝伟等：小波包能量谱在发动机故障检测中的应用7l谱相匹配，从而提高了时一频分辨率，具有更广泛的应用价值旧j。最近几年小波包能量谱在机械故障诊断中的应用越来越广泛，有资料证明，利用小波包能量谱诊断电机故障，是一种方便灵活并且准确度很高的故障诊断方法；利用小波包能量谱诊断滚动轴承故障，可得到准确的诊断结

8、果；利用小波包能量谱诊断齿轮故障，在齿轮故障信号提取与诊断上具有较强优势[3。]。本文利用小波包分析技术对汽车发动机发生个别缸缺火故障进行分析，以验证小波包能量谱对发动机进行故障检测的可行性。1小波包分析原理由于发动机是一种振源多，频带宽，噪声大，振动形态复杂的机械，振动信号不平稳，故障信号极易被干扰，