envspectrum
包络谱机械诊断
语法
描述
envspectrum (___)没有输出参数图包络信号的包络谱图。
例子
振动信号的包络谱
模拟两个振动信号,一个从健康的轴承和轴承损坏。计算并比较他们的包络谱。
轴承与节圆直径12厘米的有八个滚动的元素。每个滚动体的直径2厘米。外环是固定的内套是每秒25周期驱动的。轴承振动加速度计样品在10 kHz。
fs = 10000;f0 = 25;n = 8;d = 0.02;p = 0.12;
健康的轴承的振动信号包含了几个订单驱动频率。图0.1秒的数据。
t = 0:1 / fs: 1 - 1 / f;z = [1 0.5 0.2 0.1 0.05] * sin(2 *π* f0 * (1 2 3 4 5]。* t) / 5;情节(t, z) xlim ([0.4 - 0.5])
轴承的外圈缺陷导致的一系列5毫秒对轴承的影响。最终,这些影响导致轴承磨损。影响发生在球通过频率外环(BPFO)的轴承,
在哪里 是开车率,n滚动的元素的数量,d的直径是滚动的元素,p是轴承的节圆直径,θ轴承接触角。假设零的接触角,计算出BPFO。
ca = 0;bpfo = n * f0/2 * (1 - d / p * cos (ca))
bpfo = 83.3333
模型中每个影响3千赫正弦信号由平顶窗口的窗口。做周期性的影响,用梳子卷积函数。图0.1秒的数据。
fImpact = 3000;tImpact = 0:1 / fs: 5 e-3-1 / fs;xImpact =罪(2 *π* fImpact * tImpact)。* flattopwin(长度(tImpact)) / 10;xComb = 0(大小(t));xComb (1: fs / bpfo:结束)= 1;x = conv (xComb xImpact,“相同”)/ 3;情节(t, x + z) xlim ([0.4 - 0.5])
添加高斯白噪声信号。指定一个噪声的方差²1/30。图0.1秒的数据。
yGood = z + randn(大小(z)) / 30;yBad = x + z + randn(大小(z)) / 30;yGood情节(t, t, yBad) xlim([0.4 - 0.5])传说(“健康”,“受损”)
计算和情节信封和光谱信号。
envspectrum ([yGood ' yBad '], fs) xlim ([0 10 * bpfo] / 1000)
比较峰值位置BPFO谐波的频率。信封的BPFO谐波频谱是轴承磨损的迹象。
harmImpact = (1:10) * bpfo;(X, Y) = meshgrid (harmImpact ylim);持有在情节(X / 1000 Y”:k”)传说(“健康”,“受损”,“BPFO谐波”)举行从
计算的韦尔奇光谱信号。指定一个5赫兹的频率分辨率。
图pspectrum ([yGood ' yBad '], fs,“FrequencyResolution”5)传说(“健康”,“受损”)
在光谱的低端,驱动频率及其订单的其他特性。健康的轴承的频谱和损坏的轴承的频谱是无法区分。
xlim (10 * bpfo [0] / 1000)
有缺陷的轴承的频谱显示BPFO谐波调制频率的影响。
xlim ((bpfo * [10] -10 + fImpact) / 1000)
包络谱的时间表
生成一个双通道信号,类似于轴承的振动信号,完成一个旋转每10毫秒。在10 kHz信号取样0.2秒,相当于20轴承旋转。
fs = 10000;达峰时间= 20;mlt = 0.01;t = 0:1 / fs: mlt-1 / fs;
在每10毫秒间隔:
第一个频道是一个阻尼正弦信号与阻尼常数700和正弦信号频率600赫兹。
第二个频道是另一个阻尼正弦信号与阻尼常数800和正弦信号频率500赫兹。第二通道滞后第一通道5毫秒。
画出信号。
日元=罪(2 *π* 600 * t)。* exp (-700 * t);y2 =罪(2 *π* 500 * t)。* exp (-800 * t);y2 = [y2 (51:100) y2 (1:50)];T = (0:1 / fs: mlt * tmax-1 / fs) ';Y = repmat ((y1, y2), 1,最高温度)';情节(T, Y)
创建一个数组使用时间间隔时间T。建立一个时间表时间数组和双通道信号。
dt =秒(T);ttb =时间表(dt, Y);
使用envspectrum没有输出参数显示包络信号的包络谱两个渠道。计算谱尼奎斯特间隔,扣除100 Hz间隔的目的。
envspectrum (ttb“乐队”4900年[100])
信号的包络谱峰的整数倍1/0.01 = 0.1 kHz的重复率。这只是像预期的那样。envspectrum消除了高频正弦组件和侧重于低频重复行为。这就是为什么包络谱分析是一个有用的工具的旋转机械。
计算包络信号,计算的时间。检查输出变量的类型。
[~,~,ttbenv ttbt] = envspectrum (ttb,“乐队”4900年[100]);谁ttb *
类属性名称大小字节ttb 2000 x1 48977时间表ttbenv 2000 x1 48985时间表ttbt 2000 x1 16002持续时间
时间的向量持续时间类型,如输入的时间值的时间表。输出的时间表有相同的大小作为输入时间表。
存储每个通道的输入时间表作为一个独立的变量。计算包络信号向量的时间。检查输出类型。
btb =时间表(dt, Y (: 1), Y (:, 2));[~,~,btbenv btbt] = envspectrum (btb,“乐队”4900年[100]);谁btb *
类属性名称大小字节btb 2000 x2 49199时间表btbenv 2000 x2 49219时间表btbt 2000 x1 16002持续时间
输出的时间表有相同的大小作为输入时间表。
包络调制脉冲的频谱
生成一个信号在1千赫采样5秒。信号由重复每0.01秒的矩形脉冲T= 0.25秒。振幅调制信号到一个正弦信号的载波频率150赫兹。
fs = 1 e3;达峰时间= 5;t = 0:1 / fs:最高温度;y = pulstran (t, 0:0.25:最高温度,rectpuls = 0.01);fc = 150;z =调节(y, fc, fs);
画出原始信号和调制信号。只显示前几个周期。
情节(t t, y,, z,“-”网格)在轴([0 1 -1.1 - 1.1])
计算信封,信封的频谱信号。确定使用复杂的信号包络解调。20赫兹的时间间隔计算包络频谱集中在载波频率。
(q, f, e, te) = = envspectrum (z, fs,方法“解调”,乐队= [fc-10 fc + 10]);
信封信号包络谱的阴谋。放大区间为0 - 50赫兹。
次要情节(2,1,1)情节(te, e)包含(“时间”)标题(“信封”次要情节(2,1,2)情节(f, q) xlim(50[0])包含(“频率”)标题(“包络谱”)
信封信号具有相同的周期,T= 0.25秒,与原始信号。包络谱已经在1 /脉冲T= 4赫兹。
重复计算,但现在使用希尔伯特函数来计算信封。带通滤波器的信号使用10阶有限脉冲响应滤波器(杉木)。情节和包络谱包络信号使用的内置功能envspectrum。
envspectrum (z, fs,方法=“希尔伯特”FilterOrder = 10)
嵌入信号在高斯白噪声方差的1/3。策划的结果。
锌= z + randn(大小(z)) / 3;情节(t、锌、“-”网格)在轴([0 1 -1.1 - 1.1])
计算并显示包络信号包络谱。计算10赫兹的包络频谱使用复杂的解调载波频率间隔为中心。放大区间为0 - 50赫兹。
envspectrum(锌、fs、乐队= [fc-5 fc + 5]) xlim (50 [0])
输入参数
输出参数
算法
envspectrum最初消除输入信号的直流偏置,x,然后计算包络信号。
如果
方法被设置为“希尔伯特”功能:带通滤波器的信号。冷杉过滤器有一个指定的顺序
FilterOrder和截止频率英国航空公司(1)和英国航空公司(2),在那里英航是指定频段使用乐队。计算分析信号使用
希尔伯特函数。计算包络信号的绝对值分析信号。
如果
方法被设置为“解调”功能:执行复杂信号的解调。信号乘以exp (j2πf0t),在那里f0= (
英国航空公司(1)+英国航空公司(2))/ 2。低通滤波器计算分析信号的解调信号。冷杉过滤器有一个指定的顺序
FilterOrder和截止频率(英国航空公司(2)- - - - - -英国航空公司(1))/ 2。计算包络信号的绝对值分析信号的两倍。
函数计算包络信号后,消除了直流偏压的信封,并使用FFT计算包络谱。
引用
[1]兰德尔,罗伯特·邦德。Vibration-Based状态监测。英国奇切斯特:约翰威利& Sons, 2011。
扩展功能
版本历史
介绍了R2017b
