am型随机共振模拟电路的滚动轴承微弱故障检测性能研究

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1、AM型随机共振模拟电路的滚动轴承微弱故障检测性能研究柳_^王建东石家庄铁道大学电气与电子工程学院随机共振理论广泛应用于信号检测屮，尤其在滚动轴承微弱故障检测屮极其重要。但是对滚动轴承微弱故障检测性能的定量评价问题未做深入研宂。在传统随机共振理论的基础上设计了基于调幅(AmplitudeModulation,AM)信号的改进型双稳态随机共振电路，通过Multisim仿真验证了该电路不仅可以实现对大参数故障信号进行故障诊断，还可以有效地削弱直流量的影响，实现滚动轴承微弱故障信号的检测。除此之外，还分析丫不同强度噪声对微弱故障检测的影响，以及输

2、入参数变化对电路输出的影响规律，为随机共振电路在滚动轴承微弱故障检测的实际工程应用提供了可靠的科学依据。关键词：随机共振;Multisim;电路设计;微弱信号;柳晓云(1991-),女，研究生，主要从事电气工程的研究。E-mail:18733104725W63.com2016-08-25基金：国家自然科学基金(11227201，11372199,11572206)ResearchonWeakPeriodicalSignalDetectionPerformanceofRollingBearingBasedonSimulationofAMSt

3、ochasticResonanceLiuXiaoyunMaZengqiangWangJiandongSchoolofE1ectrica1andE1ectronicsEngineering,ShijiazhuangTiedaoUniversity;Abstract：Thetheoryofstochasticresonanceiswidelyusedinthedetectionofweaksignal,especiallyinrollingbearingfaultdetection.However,thequantitativeevaluat

4、ionoftheperformanceoftheweakfaultdetectionhasnotbeenreported.Tnthispaper,AMstochasticresonancecircuitisdesigned,whichisbasedonthetraditionaltheoryofstochasticresonanceandtheexperimentswerecarriedout.Thesimulationresultsshowthattheproposedmethodcannotonlyreducetheinfluence

5、ofstraightflowbutalsoimplementtheextractionoffaultfeature.Inaddition,theperformanceofthefaultdetectionintheconditionofdifferentsignaltonoiseisanalyzed,andtheinfluenceofinputparametersisstudied.Theresearchprovidesascientificbasisforthepracticalengineeringapplicationofthest

6、ochasticresonancecircuitintheearlyfaultdetectionofbearing.Keyword：stochasticresonance;Multisim;circuitdesign;weaksignal;Received：2016-08-250引言随着现代科技技术的高速发展，机械设备正朝着大型化、高速化、连续化、集中化和自动化方向发展，设备的组成和结构变得越来越复杂，各系统之间的联系也越来越密切，一旦设备的某个部分在运行过程中出现故障，很可能带来灾难性的后果。应用先进机械状态监测和故障诊断技术不仅可以发

7、现早期故障，避免恶性事故的发牛.，还可以从根木上解决设备定期维修中的维护不足和过剩维修的问题。然而机械设备早期故障UzZl中故障信号并不明显，因此微弱信号的检测变得尤为重要。现有的微弱特征提取方法更多的是从降低噪声、消除噪声的角度出发去检测故障特征[3-5],然而对于淹没在重大噪声中微弱特征信号，如果只是一味的降噪虽然可以降低噪声的干扰能力，但同时也可能会削弱特征信号。Benzie等于1981年提出随机共振M理论，此后用于描述非线性系统中内噪声或外噪声的存在可以増加系统的输出响应这一现象，可简单理解为噪声通过非线性系统加强丫原本微弱的信号

8、。随机共振理论主耍包括绝热近似理论、线性响应理论、驻留吋间分布理论、本征值理论。樊养余m等提出了随机共振的任意大频率微弱信号检测方法，实现了大频率微弱信号的检测。雷亚wm等提出了自适应随机井振