东北农业大学：《机械故障诊断》课程PPT教学课件（讲稿）第3章 机械故障信号处理与分析

第三章 机橄故障信号处理与分析

机械故障信号处理与分析

机橄故障傖号处理与分析 3.1信号的类型及特征 3.2傖号的幅值域分析 3.3傖号的时差域分析 3.4傖号的频率域分析

机械故障信号处理与分析 3.1 信号的类型及特征 3.2 信号的幅值域分析 3.3 信号的时差域分析 3.4 信号的频率域分析

机械设备在运行过程中,由于制造和安 装误差、零件的磨损、外加负荷的作用等各 种因素的影响,不可避免地要产生振动。通 过对振动信号的 振幅频率功率 的分析可以获得机器运行状态的大量信息。 BACK

机械设备在运行过程中，由于制造和安 装误差、零件的磨损、外加负荷的作用等各 种因素的影响，不可避免地要产生振动。通 过对振动信号的 的分析可以获得机器运行状态的大量信息。 振幅 频率 功率

3.1信号的类烈及特征 由于各个系统的结构、参数、工作状况不同,系 统在工作中所受的激励也各不相同。因此系统产 生的信号也各不相同。信号可从多个角度对其进 行分类,不同的分类标准反映了信号的不同侧面, 根据信号随时间变化的规律,可把信号按图3-1迸 行分类。 BACK

3.1 信号的类型及特征 由于各个系统的结构、参数、工作状况不同，系 统在工作中所受的激励也各不相同，因此系统产 生的信号也各不相同。信号可从多个角度对其进 行分类，不同的分类标准反映了信号的不同侧面， 根据信号随时间变化的规律，可把信号按图3-1进 行分类

动态 信号 确定性 随机 信号 信号 周期 非周期 平税信非平稠 信号 信号 信号 简谐复杂周期准周期瞬各态历‖非各 信号|信号 信 信号|经信号庵历经 信号 图3-1信号的分类 BACK

动 态 信 号 确 定 性 信 号 周 期 信 号 简 谐 信 号 复杂周期 信 号 非 周 期 信 号 准 周 期 信 号 瞬 态 信 号 随 机 信 号 平稳信 号 非 平 稳 信 号 各态历 经信号 非 各 态历经 信 号 图3-1 信号的分类

T a)简谐信号 b复杂周期信号 x(t) x(t) 0 c)准周期信号 d脉冲信号 图3-2各种确定性信号 BACK

x(t) x(t) 0 t T   x(t) 0 t T a)简谐信号 b)复杂周期信号 0 t d)脉冲信号 图3-2 各种确定性信号 0 t c)准周期信号 x(t)

非周期信号包括准周期信号和瞬态信号。 准周期信号 也是由一些不同离散频率的筒谐信号合成的信号, 这一点与复杂周期信号类似,但准周期信号没有周期 性,组成它的筒谐分量中总有一个分量与另一个分量 的频率比为无理数; 瞬态信号 时间函数为各种脉冲函数或衰减函数,如有阻尼 白由振动的时间历程就是瞬态信号。瞬态信号可借助 傅里叶变换得到确定的频谱函数。 BACK

非周期信号包括准周期信号和瞬态信号。 准周期信号 也是由一些不同离散频率的简谐信号合成的信号， 这一点与复杂周期信号类似，但准周期信号没有周期 性，组成它的简谐分量中总有一个分量与另一个分量 的频率比为无理数； 瞬态信号 时间函数为各种脉冲函数或衰减函数，如有阻尼 自由振动的时间历程就是瞬态信号。瞬态信号可借助 傅里叶变换得到确定的频谱函数

随机信号虽瘘具有不确定性,但却有一定的统 计规律性。可以用概率论和随机过程理论來描 述、分析随机信号。 x(t) 0 图3-3随机信号 BACK

随机信号虽然具有不确定性，但却有一定的统 计规律性，可以用概率论和随机过程理论来描 述、分析随机信号。 x(t) 0 t 图3-3 随机信号

3.2傖号的幅值域分析 3.2.1概率密度函数和概率分布函数 x() △t1 △t3△团4 十△x p(x) 图4-5随机信号的概率密度函数 概率分布函数定义为信号幅值小于等于某一值X的 概率。其数学表达式为 F(x)=P[x(0)<x]=p(x)dx BACK

概率分布函数定义为信号幅值小于等于某一值x 的 概率，其数学表达式为： 3.2 信号的幅值域分析 3.2.1 概率密度函数和概率分布函数 图4-5 随机信号的概率密度函数 ( ) [ ( ) ] ( ) (3- 4)     x F x P x t x p x dx

p(x) P a)新变速箱 b)旧变速箱 图3-6车床变箱振动信号度函数 在信号分析硏究中使用较多的是概率密度函数。我们 可以根据分布密度曲线的形状来区分信号的类塑,因 此分布密度函数可以直接用于机器状忞的诊断。 图3-6是车床变速箱的振动信号的概率密度函数, 图示直观地说明新旧两个变速箱的振动信号的分 布规律有明显的差异。 BACK

在信号分析研究中使用较多的是概率密度函数，我们 可以根据分布密度曲线的形状来区分信号的类型，因 此分布密度函数可以直接用于机器状态的诊断。 图3-6是车床变速箱的振动信号的概率密度函数， 图示直观地说明新旧两个变速箱的振动信号的分 布规律有明显的差异。 x 0 p ( x ) x 0 p ( x ) a) 新变速箱 b) 旧变速箱 图3-6 车床变速箱振动信号密度函数 (a) (b)