基于希尔伯特-黄变换周期平稳类微弱故障信号检测.pdf

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1、第36卷第3期东南大学学报（自然科学版）Vol.36No.32006年5月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY（NaturalScienceEdition）May2006基于希尔伯特黄变换周期平稳类微弱故障信号检测苏中元贾民平（东南大学机械工程学院，南京210096）摘要：在希尔伯特黄变换可以将振动信号分解为有限的模式函数的基础上，针对周期平稳类微弱故障信号难以检测到的问题，对信号进行经验模式分解，然后对本征模式函数进行希尔伯特变换；接着通过希尔伯特谱对多频信号中的弱信号和仿真齿轮裂纹弱故障信号分析，得出多频信号中弱信号成分和其时间分布以及调相频率；最后分析滚动

2、轴承损伤弱故障，从希尔伯特谱中可以分析时频和振动量的分布情况，进而提取故障特征，分析出故障；表明希尔伯特谱对周期平稳类微弱故障信号具有一定的分析能力.关键词：周期平稳；微弱故障；Hilbert谱中图分类号：TH165；TN911.7文献标识码：A文章编号：1001-0505（2006）03-0389-04DetectionofweakfaultsignalaboutcyclostationarybyHilbert-HuangtransformSuZhongyuanJiaMinping（CollegeofMechanicalEngineering，SoutheastUniversit

3、y，Nanjing210096，China）Abstract：Hilbert-Huangtransform（HHT）candecomposethevibrationsignalasnumberedmodefunctions.Forsolvingthedifficultyindetectingofweakfaultsignalaboutcyclostationary，amethodisgiven.First，thesignalisdecomposedbytheempiricalmodedecomposition（EMD）method.Secondly，theintrinsicmode

4、functionisdealtwithbytheHilberttransform.Finally，theHilbertspectrumisshown.Theweaksingularitysignalintimedomainandthesimulationfaultsignalofgearflawarepresented.AndthedistributionoftheweaksignalcomponentandthefreguencyofthephasemodulationcanbeobtainedfromtheHilbertspectrum.Finally，thesignaloft

5、hedefectofroll-ingelementbearingisanalyzedbytheHilbertspectrum.Thedistributionofthetime，freguencyandtheamplitudeisshownbytheHilbertspectrum.Thenthecharactericsoftheweakfaultsignalisde-tected.Theresultsdemonstratethatthemethodisusefulfordetectingofweakfaultsignalaboutcy-clostationary.Keywords：c

6、yclostationary；weakfault；Hilbertspectrum数学上通常把均值和自相关函数呈现周期性信号中不同尺度的波动或趋势逐级分解开来，然后［2］或几乎为周期性的信号称为周期性平稳随机信号.再进行时频处理.对于振动信号的检测与识别，由于旋转机械的旋转周期性以及与外界的作用，其人们已经对基于傅里叶变换的方法进行了许多研振动信号可以看成是周期过程和随机过程的组合，究，在稳态信号的检测方面取得了满意的结果，但［1］［3］表现为周期平稳性.希尔伯特黄变换（Hilbert-对瞬态突变微弱信号的检测与识别却不理想.Huangtransform，HHT）是一种新的非平稳信号

7、处希尔伯特黄变换在较高频率、短时非平稳信号的［4］理方法，其本质是对非平稳信号进行简化处理，将时频分析处理中优于传统信号处理方法.本文拟采通过希尔伯特谱对多频信号中的弱信号和仿收稿日期：2005-11-10.真齿轮裂纹故障信号，分析出的微弱信号成分；并基金项目：国家自然科学基金资助项目（50475078）.对滚动轴承弱故障应用所提出的希尔伯特黄变换作者简介：苏中元（1977—），男，博士生；贾民平（联系人），男，博士，教授，博士生导师，mpjia@seu.edu.cn