计算振动信号的包络谱

生成轴承振动数据

轴承的尺寸图中所示的是在驱动 ${\mathit{f}}_0=25$周期每秒。轴承振动加速度计样品在10 kHz。

从两个有缺陷的轴承使用生成振动信号bearingdata函数的例子。在一个信号,xBPFO,轴承外环的一个缺陷。在另一个信号,xBPFI,轴承内套的缺陷。更多细节建模和诊断缺陷轴承,明白了旋转机械的振动分析和envspectrum。

[t xBPFO xBPFI, bpfi] = bearingdata;

使用信号分析仪计算包络谱

开放信号分析仪并拖动BPFO信号显示。将时间信息添加到信号通过选择信号表和点击时间值在分析仪选项卡。选择采样率和启动时间并输入10千赫采样率。

在显示选项卡上,单击光谱打开一个光谱的观点。振动信号的频谱显示了3 kHz, BPFO谐波调制中指定对应频率的影响bearingdata。在光谱的低端,驱动频率及其订单的其他特性。

选择信号,在分析仪选项卡上,单击重复的生成的一个副本。为新的信号名称envspec,并将其拖动到显示。计算信号的包络谱利用希尔伯特变换。选择envspec在信号表,然后单击进行预处理进入预处理模式。

单击图标信息列查看预处理信息。

点击接受所有保存预处理结果和退出模式。包络谱出现在视图的显示。包络谱明显显示BPFO谐波。

脚本创建一个集成的分析步骤

包络谱的计算可以得到乏味如果要重复许多不同的轴承。信号分析仪可以生成MATLAB®脚本和函数来帮助你自动计算。

作为练习,重复前面的分析BPFI信号。信号分析仪生成两个组件用于自动化:

创建集成分析脚本,将预处理功能和策划脚本一起在单个文件不变。(或者,您可以保存函数在单独的文件)。

1。创建预处理函数

最初,创建函数,再现了预处理步骤。选择envspec信号。在分析仪选项卡上,单击生成函数。的函数,称为进行预处理默认情况下,出现在编辑器中。保存生成的函数综合分析脚本的末尾。函数将第二个参数指定时间信息。预处理BPFI信号使用的功能。

envspec =预处理(xBPFI t);

2。创建频谱脚本

在应用程序,删除的未经加工的信号显示清算其名称旁边的复选框。在显示选项卡上,单击生成脚本并选择光谱的脚本。脚本出现在编辑器中。在综合分析脚本包含生成的代码。当您运行分析脚本,脚本生成的光谱计算预处理BPFI信号的包络谱。

%计算功率谱%由MATLAB 9.6 (R)和信号处理工具箱8.2。%上生成:12 - 11月- 2018 15:13:34%的参数期限= 0.9999 [0];%秒frequencyLimits = [0 5000];%赫兹% %%索引信号时间感兴趣的地区envspec_ROI = envspec (:);sampleRate = 10000;%赫兹开始时间= 0;%秒minIdx =装天花板(max(时限(1)开始时间)* sampleRate, 0)) + 1;maxIdx =地板(min(时限(2)开始时间)* sampleRate,长度(envspec_ROI) 1)) + 1;envspec_ROI = envspec_ROI (minIdx: maxIdx);%计算谱估计%运行下面的函数调用不带输出参数绘制结果[Penvspec_ROI, Fenvspec_ROI] = pspectrum (envspec_ROI sampleRate,…FrequencyLimits = FrequencyLimits);

3所示。情节包络谱

绘制包络谱。比较峰值位置前十BPFI谐波的频率。你也可以画出包络频谱使用pspectrum命令没有输出参数。

情节(Fenvspec_ROI (Penvspec_ROI))参照线(* bpfi (1:10),”:“)xlim (10 * bpfi [0])

函数代码

信号预处理功能

生成的信号预处理函数应用结合消除趋势,带通滤波和包络线计算。

函数y =预处理(x, tx)%预处理输入x%这个函数需要一个输入向量x和一个向量的时间值% tx. tx数值向量以秒为单位。%由MATLAB 9.6 (R)和信号处理工具箱8.2。%上生成:12 - 11月- 2018 15:09:44y =去趋势(x,“不变”);Fs = 1 /意味着(diff (tx));%的平均采样率y =带通(y) (2250 3750), Fs,陡度= 0.85,StopbandAttenuation = 60);[y ~] =信封(y);y =去趋势(y,“不变”);结束

轴承数据生成函数

轴承节圆直径 $\mathit{p}=12$cm和轴承接触角 $\theta =0$。每一个 $\mathit{n}=8$滚动的元素有一个直径 $\mathit{d}=2$厘米。外环是固定的内套是在驱动的 ${\mathit{f}}_0=25$周期每秒。轴承振动加速度计样品在10 kHz。

函数[t xBPFO xBPFI, bpfi] = bearingdata p = 0.12;d = 0.02;n = 8;th = 0;f0 = 25;fs = 10000;

健康的轴承的振动信号是一个叠加的几个订单驱动频率,嵌入在高斯白噪声。

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);xHealthy = z + randn(大小(z)) / 10;

外环的缺陷导致的一系列5毫秒的影响随着时间的推移,导致轴承磨损。影响发生在球通过频率外环(BPFO)的轴承,

$\mathrm{BPFO}=\frac{1}{2}{\mathit{nf}}_0\left(1-\; -\; -\; -\; -\; -\frac{\mathit{d}}{\mathit{p}}\mathrm{因为}\theta \right]$。

模型影响的周期训练3千赫阻尼正弦曲线呈指数级增长。添加影响健康的信号生成BPFO振动信号。

bpfo = n * f0/2 * (1 - d / p * cos (th));tmp = 0:1 / fs: 5 e-3-1 / fs;xmp =罪(2 *π* 3000 * tmp)。* exp (-1000 * tmp);xBPFO = xHealthy + pulstran (t, 0:1 / bpfo: 1 xmp fs) / 4;

如果缺陷是相反的种族,发生在一个频率的影响

$\mathrm{BPFI}=\frac{1}{2}{\mathit{nf}}_0\left(1+\frac{\mathit{d}}{\mathit{p}}\mathrm{因为}\theta \right]$。

生成BPFI振动信号通过添加影响健康的信号。

bpfi = n * f0/2 * (1 + d / p * cos (th));xBPFI = xHealthy + pulstran (t, 0:1 / bpfi: 1 xmp fs) / 4;结束