基于连续小波变换的信号检测技术与故障诊断 (1)
基于连续小波变换的信号检测技术与故障诊断
机械工程学报CHINESE JOURNAL OF MECHANICALENGINEERING2000 Vol.36 No.12 P.95-100基于连续小波变换的信号检测技术与故障诊断林京 屈梁生摘 要：通过分析指出，连续小波变换具有很强的弱信号检测能力，非常适合故障诊断领域。
从参数离散到参数优化系统研究了连续小波变换的工程应用方法，建立了“小波熵”的概念，并以此作为基小波参数的择优标准。
论文最后把连续小波技术应用在滚动轴承滚道缺陷和齿轮裂纹的识别中，诊断效果十分理想。
关键词：小波故障诊断滚动轴承齿轮分类号：TH133．33 TH132．41FEATURE DETECTION AND FAULT DIAGNOSIS BASED ONCONTINUOUS WAVELET TRANSFORMLin Jing（State Key Laboratory of Acoustics, Institute ofAcou stics, Chinese Academy ofScience） Qu Liangsheng（Xi’an Jiaotong University）Abstract：It is pointed out that continuous wavelet transform(CWT) has powerful ability for weak signal detection which help itself to be used for fault diagnosis. The method for parameter discretization and optimi zation of CWT is estabished. The concept of wavelet entropy is introduced and it is used as a rule for parameter optimization. In the end, CWT is used fo r fault diagnosis of rolling bearing and gear-box. Very good results are obtain ed using this method.Keywords：Wavelet Fault diagnosis Rolling bearing Gear作者简介：林京，男，1971年出生。
基于小波变换的电力在线监测与故障诊断研究
基于小波变换的电力在线监测与故障诊断研究随着电力系统的发展，对电力稳定性和安全性的要求越来越高，而电力系统的在线监测和故障诊断是保障电力系统安全与稳定的关键。
随着科技的不断发展，基于小波变换的电力在线监测与故障诊断技术逐渐成为了当前研究的热点。
小波变换是一种对信号进行时频分析的方法，与传统的傅里叶变换相比，具有分辨率更高、局部性更好等优点。
在电力系统中，小波变换可以很好地反映电力系统中的瞬态和频繁变化，能够更准确地诊断电力系统中的故障。
电力在线监测与故障诊断是电力系统运行过程中的重要保障，它能够实时监测电力系统的运行情况和参数，对系统中出现的故障进行即时诊断和处理。
电力系统中的故障会带来严重的后果，例如电力设备的损坏、停电、事故等，这些后果不仅会造成经济损失，还会对社会和人民的生活造成影响。
因此，电力在线监测和故障诊断技术的研究十分必要。
在电力系统中，基于小波变换的在线监测与故障诊断技术主要分为两个方面：一是基于小波变换的实时监测技术，二是基于小波变换的故障诊断技术。
基于小波变换的实时监测技术是指通过小波变换对电力系统中的瞬态和频繁变化进行实时监测。
常见的应用包括电力设备的局部放电监测、电力负荷预测、电力质量监测等。
通过小波变换对电力信号进行分析可以更好地反映信号的时变特性，从而对电力系统的实际运行情况进行更准确的预测和诊断。
例如，对于电力设备的局部放电监测，小波变换可以通过对放电信号的分析，实现对设备损坏程度的评估和残留寿命的预测。
基于小波变换的故障诊断技术是指通过小波变换对电力系统中的故障进行诊断和处理。
常见的应用包括电力设备的故障诊断、故障定位和故障预测等。
通过小波变换对电力信号进行分析可以更准确地判断故障的类型、位置和程度，并对故障进行即时处理。
例如，对于电力变压器的故障诊断，小波变换可以通过对变压器内部电流和电压信号的分析，实现对变压器故障类型、位置和程度的判断和处理。
总之，基于小波变换的电力在线监测与故障诊断技术已经成为当前电力系统监测与诊断领域的热点，它能够帮助电力系统实时监测和诊断故障，保障电力系统的稳定性和安全性。
吕---基于小波变换的电气设备故障诊断技术
基于小波变换的电气设备故障诊断技术1李淑娥邸敏艳吕锋（河北师范大学电子系050031）摘要小波变换具有良好的时——频特性，因此可以有效地用于电气设备故障诊断。
在对电气设备进行故障分析、故障诊断过程中，利用小波变换进行故障信号的故障时刻检测具有重要意义。
小波变换用于电气设备故障诊断就是对电气设备各种电磁、机械等信号进行实时监测控制，判别其状态，以求在故障初期或故障时刻发出警报，并随时进行处理、排除故障。
对信号进行特征提取，是故障诊断的关键。
突变信号往往表明电气设备发生了某类故障，如果能对突变信号进行有效识别，就可以进行故障诊断、故障分析、从而排除故障。
本文分析了电气设备故障的奇异性，通过仿真得出小波变换用于电气设备故障诊断的方法，以准确检测奇异点，提取故障时刻。
关键词小波变换；信号检测；奇异点；故障时刻。
中图分类号：TM711The Tecnology Of The Fault DiagnosisIn The Electricity Equipments Based On The Wavelet TransformationLi Shue Di Minyan Lv Feng(Electrical department of Hebei Normal University ，Shijiazhuang 050031)Abstract:Because of the wavelet transformation has the good hour-frequency characteristic, So it can be availably used for the fault diagnosis in the electricity equipments. At the proceeds of the electric appliances equipments analyze and examination,It’s so important that uses the wavelet transformation to the electric appliances equipments examination,The wavelet transformation uses for the electric appliances equipments examination is the examination of solid hour for the physics signal of electromagnetism、machine etc.Distinguish its appearance、send out the alert at the early or every moment in the electric equipments breakdown and handle、expel the breakdown in the time. Withdrawing the signal characteristic is a key to fault diagnosis.The mutation signal usually expresses the electricity equipments have a certain fault take placed. If we can identify the mutation signal, So we can proceed the fault diagnosis, the fault analysis and the fault expel. This text analyzes the stange of the fault in the electricity equipments, and draws a conclution of the wavelet transformation used in the electricity equipments fault.So it can withdraw the fault time, and1本课题为国家自然科学基金资助（NO：60374020）；河北省自然科学基金资助（NO：F2004000180）；河北省教育厅自然科学研究资助（NO:2003240）.prove the correctness of the strang point examination.Key words: wavelet transformation; signal detection; strange point; fault diagnosis.1、 引言小波变换作为一种信号的时间――尺度分析和时间――频率分析法，能有效地从信号中提取信息，由于小波函数具有良好的时――频特性，因而小波分析方法为信号的时――频分析提供了有力的工具。
基于小波变换的故障诊断技术研究
基于小波变换的故障诊断技术研究近年来，工业设备的智能化和自动化不断推进，工业自动化是工业现代化和信息化的重要标志。
而故障诊断是工业自动化的基础，是确保机器设备正常运行的重要一环。
因此，研究和发展故障诊断技术，对提高工业自动化的水平具有重要意义。
基于小波变换的故障诊断技术是目前最主流的一种方法，它可以尽可能多地获取故障信号的各种特征，并从各种角度对故障信号进行分析和判断。
一、小波变换的原理及特点小波变换是一种多尺度分析方法，它可以将时域信号转化到频域和时频域内进行分析。
相比于傅里叶变换和小波变换，小波变换具有多尺度分析能力、时间-频率局部性等特点。
小波变换分析的信号可以为非平稳信号，同时又不会丢失其时间信息。
如果需要对信号的高频部分、低频部分、振荡部分等进行分析，特别是对瞬态信号，诸如故障信号等进行分析，小波变换更具有优势。
二、基于小波变换的信号分析方法基于小波变换的信号分析方法实际上就是用小波变换分析信号，寻找信号存在的规律，并最终找到故障的存在。
目前，基于小波变换的信号分析方法包括以下几种。
1、小波包分析方法小波包分析方法是一种信号分析方法，它可以将信号拆分成不同的频带，分析信号的低频部分、高频部分以及干扰项等，从而提取故障信号的各个特征。
2、小波功率谱分析法小波功率谱分析方法是利用小波变换对信号进行频域分析，计算不同频率下信号的功率谱，根据功率谱的不同变化以及信号的频率分布情况来判别故障是否存在。
3、小波包分解演示法小波包分解演示法是利用小波变换对信号进行分解，得到不同频率的信号分量，对各个信号分量进行振动信号检测，发现故障信号振动路径变化、振动幅度变化、振动频率变化以及振动形态变化等，从而判断故障是否存在。
三、基于小波变换的故障诊断技术的应用基于小波变换的故障诊断技术应用于各个领域，特别是机械、汽车、飞行器等涉及重要的设备工业领域。
常用的故障诊断包括轴承寿命评估、发动机燃烧不稳定性分析、机械泵腔诊断等。
基于小波变换信号处理的故障诊断方法
基于小波变换信号处理的故障诊断方法作者：孙丽君郑善亮来源：《大东方》2015年第10期摘要：本文着重介绍基于小波变换信号处理的故障诊断方法。
所谓基于信号处理的方法，通常是利用信号模型，如相关函数、频谱、自回归滑动平均、小波变换等，直接分析可测信号，提取诸如方差、幅值、频率等特征值，从而检测出故障。
故障诊断时，对采集的信号进行小波变换，在变换后的信号中除去由于输入变化引起的奇异点，剩下的奇异点即为系统发生的故障点。
关键词：小波变换；信号处理；小波除噪为保证发动机安全、高效的运行，对其进行状态检测与故障诊断非常重要。
由于内燃机在一个工作循环内转速是波动的，其转速的波动由瞬时转速来表达，发动机转速中包含各缸的气体压力、外负载、曲轴的转角等大量可供提取的内部状态信息，且转速测取方便。
目前文献对瞬时转速的研究多为如何利用瞬时转速判断气缸的压缩性、扭矩及发动机的工作状态等，总的来说研究得很少。
本文以发动机断缸故障为例，探讨了发动机转速信号小波分析法的可行性。
1实验及怠速信号采集1.1实验过程实验在Volvo B230F型电控发动机（点火顺序为1-3-4-2）上进行，试验数据见表1.1。
试验在怠速下进行，切断第4和第2缸的供油采集转速传感器的正常和异常信号，记录发动机转速、点火提前角、喷油脉宽等参数的变化。
表1.1 实验数据从表1.1可以看出，当发动机两个缸断油时，喷油脉宽增到4.0 ms，油耗和点火提前角不变，发动机转速基本不变，但有不稳现象。
这是因为：断缸后，转速有下降趋势，为了维持怠速工况稳定，电脑指令喷油脉宽由2.6ms增加到4.0ms，保持总供油量不变，故转速基本不变。
但由于供油量变化与转速变化不同步，加之各缸混合气均匀性恶化，故运转出现不稳现象。
1.2小波除噪各状态下的转速波形具有明显的干扰现象，这些干扰与各缸工作程度差异、传感器振动有关，同时干扰对故障特征参数提取有影响，所以去除干扰信号保留状态信息是诊断中的一个重要环节。
机械振动信号的小波变换与故障诊断
机械振动信号的小波变换与故障诊断一、引言机械设备在运行过程中会产生不同频率的振动信号，这些信号包含了设备内部的各种故障信息。
因此，通过分析和诊断机械振动信号，我们可以及早发现设备故障并采取相应的修复措施，以避免设备事故和生产中断。
本文将介绍一种常用的信号分析方法——小波变换，并探讨其在机械故障诊断中的应用。
二、小波变换的基本原理小波变换是一种时间-频率分析方法，通过将信号分解为不同频率的子信号，可以获得信号的时间和频率信息。
与傅里叶变换相比，小波变换具有局部性好、时域与频域分辨率均衡等优点，在非平稳信号分析中有着广泛的应用。
在机械振动信号的分析中，我们首先需要采集振动信号，并对其进行预处理，例如去噪和降采样等。
然后，将预处理后的信号进行小波分解，通常采用多层小波变换可得到不同尺度的小波系数。
每一个小波系数都表示了特定频率范围内的信号能量。
三、小波分析在机械故障诊断中的应用1. 特征提取小波变换可以提取不同频率范围内的信号特征，例如包络、峰值、谱线等。
这些特征可以帮助我们判断设备是否存在故障，并对不同类型的故障进行分类。
例如，对于轴承故障，振动信号的包络分析可以帮助我们检测到异常的冲击频率，并与正常工作状态进行对比，从而确定是否需要更换轴承。
2. 故障诊断通过对机械振动信号进行小波分析，我们可以得到各个频率范围内的能量分布情况。
当设备发生故障时，这些能量分布会发生明显的变化。
通过比较正常状态下和故障状态下的能量分布差异，我们可以判断设备的故障类型。
例如，对于齿轮故障，可以通过观察特定频率范围内的能量增加来判断是否存在齿轮磨损或断裂。
3. 故障诊断的限制尽管小波分析在机械故障诊断中具有许多优点，但也存在一些限制。
首先，小波变换的计算复杂度较高，需要较大的计算资源和时间。
其次，小波变换对信号的分辨率有限，对于高频部分的信号容易丢失细节信息。
因此，在使用小波变换进行故障诊断时，需要合理选择小波基函数和尺度，以及合适的小波变换层数，以获得更准确的结果。
基于小波分析的电机故障诊断
小波分析与其他方法的结合应用
小波分析与信号处理技术结合
利用小波变换的优势，结合其他信号处理技术，如滤波、降噪等，提高信号质量，提取更准确的故障特征。
小波分析与模式识别方法结合
将小波分析用于特征提取，结合模式识别算法，如支持向量机、神经网络等，实现电机故障的有效分类和识别。
小波分析在电机故障诊断中的挑战与机遇
局限性
小波分析在选择合适的小波基函数和 参数时存在一定的主观性和经验性； 对于大规模数据，小波变换的计算量 较大，需要优化算法以提高效率。
02
电机故障诊断技术
电机故障的类型与原因
01
02
03
机械故障
由于轴承磨损、转子偏心 、机械松动等Biblioteka 因导致电 机运行时产生振动和噪声 。
电气故障
由于绕组短路、断路、匝 间短路等原因导致电机电 流异常和温升过高。
比。
信号压缩
小波变换能够将信号进行多尺度分 解，去除高频细节成分，实现信号 压缩。
特征提取
小波变换能够提取信号中的突变和 奇异点，用于故障检测和识别。
小波分析的优势与局限性
优势
小波分析具有多尺度分析能力，能够 同时处理信号的时域和频域信息；能 够适应非平稳信号的处理；能够提供 信号的细节信息和整体趋势。
小波分析在电机故障诊断中的应用
信号处理
小波分析能够有效地处理电机运 行过程中的振动、声音等信号， 提取出与故障相关的特征信息。
故障定位
通过小波变换，可以确定故障发 生的位置，为后续的维修和保养 提供指导。
趋势预测
通过对电机运行数据的长期监测 和分析，小波分析可以预测电机 的性能衰减趋势，提前预警潜在 的故障风险。
基于小波分析的故障诊断算法
基于小波分析的故障诊断算法小波分析在故障诊断领域中起着重要的作用。
本文将介绍基于小波分析的故障诊断算法及其应用。
小波分析是信号处理中的一种重要方法，它将信号分解为具有不同频率和时间分辨率特征的子信号。
通过对这些子信号的分析，可以有效地提取信号中的特征信息。
在故障诊断中，信号通常来自于机械或电子设备，例如振动信号、电流信号等。
这些信号携带了设备的运行状态和故障特征。
传统的故障诊断方法通常采用基于频域或时域的特征提取方法，但是这些方法往往无法捕捉到信号中的时频特征。
1.信号准备：首先，需要采集待诊断的信号数据。
这可以是从传感器中实时采集的信号，或者是从历史数据中提取的离线信号。
2. 小波分解：将采集到的信号通过小波变换分解为多个子信号。
小波变换可以采用不同类型的小波函数，常用的有Daubechies小波、Haar 小波等。
3.特征提取：对每个子信号进行特征提取。
这可以包括时域和频域的特征，例如均值、方差、功率谱等。
也可以采用更高级的特征提取方法，例如熵、能量等。
4.故障识别：采用分类算法对提取的特征进行故障识别。
可以使用传统的机器学习算法，例如支持向量机（SVM）、决策树、随机森林等。
也可以采用深度学习算法，例如卷积神经网络（CNN）等。
5.故障定位：对识别到的故障进行定位。
根据特征提取得到的结果，可以判断故障发生的位置和类型。
可以通过设备的物理结构和设计参数来辅助定位。
基于小波分析的故障诊断算法在实际应用中取得了不错的效果。
例如，在机械故障诊断中，可以通过振动信号的小波分解和特征提取来判断机械设备的故障类型，例如轴承故障、齿轮故障等。
在电力设备中，可以通过电流信号的小波分解和特征提取来判断电器设备的故障类型，例如电机故障、电缆故障等。
总之，基于小波分析的故障诊断算法能够有效地提取信号中的故障特征，实现对设备故障的自动识别和定位。
这种算法具有较好的鲁棒性和准确性，在实际应用中具有广泛的应用前景。