故障诊断的信号处理方法
模拟电路常见故障的诊断及处理分析
模拟电路常见故障的诊断及处理分析模拟电路是电子电路的一个重要组成部分，但由于其设计需要的精度较高，加之使用过程中受到环境、电源等多种因素的影响，故障比较常见。
本文主要介绍模拟电路常见故障的诊断及处理分析，希望能够对大家有所帮助。
一、故障现象及其原因1.电路无反应，电压和电流均为零原因：电源接线不良或断路，电源电压太低，连接器等接触不良。
解决方法：检查电源接线及电源电压，检查各连接器是否接触良好。
2.电路有响应，但输出信号偏差很大原因：元件参数不匹配，元件老化，电源电压不稳定。
3.偏置电压过高或过低解决方法：稳定偏置电源电压，更换合适的元件。
4.噪音过大原因：接线不良，电源干扰，元件老化或损坏。
解决方法：检查接线，加强电源滤波，更换损坏的元件。
5.信号失真二、故障诊断方法1.查看电路图首先需要查看电路图，确定电路的基本结构和各元件参数。
可以通过比较电路图和手册，了解元件的特性参数和使用注意事项，帮助诊断故障。
2.筛查故障点在确定故障原因后，需要进行故障点的筛查。
首先需要检查电源接线是否良好，以及各连接器是否接触良好；其次需要检查元件的参数，如是否符合电路图、损坏情况等；最后需要检查电路的负载和电源等外部环境因素。
3.逐步排除故障在确定故障点后，可以逐步排除故障。
首先可以尝试更换故障元件，比较其输出信号是否正常；其次可以对电路进行调整，如改变参数，减轻负载等；最后可以采取替换器件、更换电源等选项进行处理。
三、故障处理注意事项1.保护现场安全在进行故障处理时，需要注意保护现场安全。
首先需要断开电源电缆，以免发生电击危险；其次需要做好防护措施，如佩戴绝缘手套等；最后需要进行故障排查前的备品备件工作，如备好替换器件、备好电源等。
在进行故障排除时，需要逐步排除故障。
首先需要确定故障点，再进行调整和替换，从局部逐步扩展范围，最终确定故障点和解决方案。
3.注意保养电路在电路使用过程中，需要及时保养电路，如及时更换老化的元件，保养电源等。
工业生产过程的故障诊断方法
工业生产过程的故障诊断方法
以下是一些常见的方法：
1. 基于模型的方法：通过建立被监测对象的数学模型，利用观测数据与模型预测值之间的差异进行故障诊断。
2. 基于信号处理的方法：利用信号处理技术，如时域分析、频域分析、时频分析等，对生产过程中的传感器数据进行分析，提取故障特征。
3. 基于知识的方法：利用专家系统、模糊逻辑、神经网络等人工智能技术，结合领域知识和经验进行故障诊断。
4. 基于数据驱动的方法：通过对历史数据的分析和挖掘，提取故障模式和特征，利用机器学习算法进行故障分类和预测。
5. 多元统计过程控制（MSPC）方法：通过对多个变量进行监测和分析，利用统计过程控制技术，如控制图、主成分分析等，进行故障检测和诊断。
6. 故障树分析（FTA）方法：将系统故障事件用树状结构表示，通过分析各事件之间的逻辑关系，找出导致故障的根本原因。
7. 可靠性分析方法：通过对系统的可靠性建模和分析，评估系统在不同条件下的故障概率和可靠性指标，为故障诊断提供参考。
8. 基于图像和视频的方法：利用图像处理和计算机视觉技术，对生产过程中的图像或视频数据进行分析，实现故障检测和诊断。
机械设备故障诊断技术及方法
机械设备故障诊断技术及方法
机械设备故障诊断技术及方法包括以下几种：
1.经验诊断法：基于经验推理，通过对已知故障的分析，对新问题进
行判断和诊断。
但该方法受限于经验的丰富性和专业性。
2.故障树分析法（FTA）：将机械设备的故障按照原因和后果的逻辑
关系绘制成树状结构，以便确定故障的根本原因和可能的组合条件。
3.事件树分析法（ETA）：与FTA类似，但是从事件的发生过程角度
切入。
通过对事件的因果关系进行分析，以确定故障的可能原因。
4.信号处理法：通过采集机械设备运行过程中的各种信号，比如温度、压力、振动等，进行分析和处理，以确定故障原因。
该方法适用于那些难
以进行物理实验的设备。
5.模型建立法：建立机械设备运行模型，并通过模型分析来确定故障
原因。
该方法需要丰富的模型知识和数据。
综上所述，机械设备故障诊断技术及方法各有优缺点，选用合适方法
需要根据具体情况灵活运用。
《机械设备故障诊断技术》(设备故障诊断)
机械设备故障诊断技术
1.1.1 设备故障诊断的含义和特性
2. 设备故障诊断的特性
（1）多样性
化工过程装置 静设备：如换热器、传质容器、反应器、变换器、塔设备等 动设备：如旋转机器和往复机器等 设备结构不同，工艺参数各异，制造安装差异 使用环境不同，产生各种故障
如离心式、轴流式压缩机、烟气轮机：
工艺气体粉料（催化剂），转子不平衡、振动、摩擦、磨损故障
3.7 高速旋转机械不稳定自激振动故障的分析方法
4 往复式压缩机的故障分析和管道振动 4.1 往复式压缩机的故障类型与故障原因； 4.2 示功图及阀片运动规律的测量与故障分析
4.3 压缩机的气流压力脉动与管道振动
5 齿轮故障诊断 5.1 齿轮常见故障；
5.2 齿轮故障振动的诊断；
5.3 齿轮故障噪声的诊断
机械设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ故障诊断技术
1.1.1 设备故障诊断的含义和特性
1. 设备故障诊断的含义 应用现代测试技术、诊断理论方法 识别诊断设备故障机理、原因、部位和程度 根据诊断结论，确定设备维修方案和防范措施
设备故障：设备丧失工作效能程度，设备丧失规定性能状态
诊 断：用测试分析技术和故障识别方法
确定故障性质、程度、类别和部位，研究故障机理的学科
1.2 设备故障的类型和状态监测技术
2 故障诊断的信号处理方法 2.1 信号处理基础知识； 2.2 旋转机械常用的振动信号处理图形； 2.3 信号的时频分析
3 旋转机械故障诊断 3.1 转子不平衡故障诊断；3.2 转子不对中故障诊断；3.3 滑动轴承故障诊断
3.4 转子摩擦故障诊断； 3.5 浮动环密封故障诊断；3.6 叶片式机器中流体激振故障诊断
机械设备故障诊断技术
机械故障信号处理与诊断方法研究
兰州交通大学硕士学位论文摘要机械设备故障诊断中，由于机械设备本身结构复杂，加之环境噪声的干扰，导致反映设备运行状态的信息常常被强噪声淹没。
尤其是在机械设备故障早期阶段，提取微弱故障特征更加困难。
此外，故障诊断所需信号主要由布置在结构上的传感器提供，传感器如何布局对故障信号获取及诊断结果至关重要。
本文从振动信号采集和处理的角度出发，针对采集过程中测点优化以及早期微弱故障的诊断两方面展开了研究，前者以泵体测点优化布置为例，后者以轴承故障诊断为例。
主要工作如下：以获取用于故障诊断的最佳信息为目标，实现用有限数量的传感器获得大量信息的同时最大限度的降低冗余信息，采用模糊C均值聚类方法，实现传感器优化布置。
首先，对结构进行模态分析，提取模态振型；其次，根据结构各自由度在重要模态中振型的动力相似性，用模糊C均值聚类对自由度进行分类，从各聚类自由度中筛选出信息较丰富的自由度作为待选测点，基于模态置信准则(modal assurance criterion, MAC)建立目标函数，采用遗传算法进行寻优，实现传感器位置的优化；最后，由模态矩阵奇异值比、Fisher 信息准则、MAC准则三个评价准则构成综合评价指标，对不同的布置结果进行评价。
以某机车泵体为例，仿真结果表明：该方法能在获得大量反映设备运行状态信息的同时有效避免测点聚集，解决了信息冗余问题。
引入改进奇异值分解(singular value decomposition, SVD)及参数优化变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)方法，进行早期微弱故障诊断。
首先对原始故障信号进行SVD降噪、微弱故障信号分离，通过包络熵最小、峭度最大原则对其重构矩阵的秩进行优化；其次，对改进SVD降噪后所得信号进行VMD分解，将包络谱幅值峭度和峭度构成新的指标（合成峭度），通过所有本征模态分量(intrinsic mode function, IMF)的合成峭度均值最大原则对VMD的参数进行优化，获得若干IMFs；最后，根据峭度-欧氏距离指标筛选出含故障信息丰富的IMF，求取该IMF的包络谱，将幅值突出处的特征频率与理论值作对比，判断故障类型。
E1故障处理方法总结
E1故障处理方法总结E1（European 1）是一种传输介质，常用于数字通信中，主要用于承载语音和数据传输。
然而，在使用E1线路时，可能会遇到各种故障，如线路中断、信号弱等问题。
为了保证通信的正常进行，必须及时对E1故障进行处理。
下面是对E1故障处理方法的总结。
1.故障诊断在处理E1故障之前，首先要进行故障诊断。
可以通过以下几个步骤进行故障诊断：-检查线路连接：检查E1线路的连接是否正确，确认线路没有断开或插口松动。
-检查设备配置：检查设备的配置是否正确，如时钟设置、接口类型等。
-测试信号质量：使用专业的测试仪器对E1信号进行测试，检查信号强度是否达到标准。
如果信号强度不足，可能需要调整波特率或增强信号。
-分析日志信息：查看设备的日志信息，寻找任何异常或错误记录，例如错误计数、丢包等。
2.故障处理一旦故障被诊断出来，即可采取相应的处理方法：-针对线路中断：如果发现E1线路中断，可以对线路进行检修，包括修复线路断开处、更换损坏的电缆等。
同时，还可以通过备用线路或备用设备恢复通信。
-针对信号弱：如果信号强度不足，在不更改设备配置的情况下，可以考虑使用增强器或中继设备来增强信号强度。
另外，还可以优化排布设备，减少信号衰减。
-针对设备配置错误：如果错误是由设备配置引起的，可以根据设备的实际情况进行调整。
确保设备的参数配置正确，并与对端设备保持一致。
-针对信号质量问题：如果测试结果显示信号质量不佳，可以尝试使用线缆护套和屏蔽等措施来减少外部干扰。
同时，还应及时检查设备的接口和接地情况，确保信号的传输质量。
3.故障预防除了及时处理E1故障外，还应注意故障的预防：-设备保养：定期对设备进行维护保养，包括清洁设备、检查电源和风扇等。
-设备更新：及时更新设备的固件和软件，以提高设备的稳定性和兼容性。
-数据备份：定期对重要数据进行备份，以防止数据丢失或损坏。
-系统监控：使用监控软件对设备和线路进行实时监控，及时发现故障并进行处理。
电力系统信号处理与故障诊断技术研究
电力系统信号处理与故障诊断技术研究近年来，电力系统的可靠性和稳定性成为各国政府和电力公司关注的焦点。
为了保障电力系统的安全运行，电力系统信号处理与故障诊断技术得到了广泛的研究和应用。
本文将针对这一主题展开讨论，探讨电力系统信号处理与故障诊断技术的研究现状、方法和应用。
首先，我们将介绍电力系统信号处理的基本概念和方法。
电力系统信号通常包括电压、电流、功率等参数，通过传感器采集并传输至监控与控制系统。
信号处理的目标是提取有用的信息并对信号进行分析，以实现故障诊断和系统运行的监测与控制。
常用的信号处理方法包括时域分析、频域分析、小波分析等。
这些方法可以揭示信号的周期性、频谱特性和时频特性，为故障诊断提供有力的依据。
其次，本文将研究电力系统的故障诊断技术。
电力系统的故障通常包括短路、过载、地故障等。
故障的及时诊断可以减少系统停电时间，并提高系统运行的可靠性。
故障诊断技术主要包括模型识别方法和模式识别方法。
模型识别方法基于电力系统的物理模型，通过对实测数据与模型进行比对，判断系统是否存在故障。
模式识别方法则通过对故障数据进行特征提取和分类，从而实现故障的诊断和定位。
此外，本文将研究电力系统信号处理与故障诊断技术的应用。
电力系统信号处理与故障诊断技术在实际应用中发挥着关键的作用。
首先，它可以提高电力系统的监测与控制能力，实时检测系统异常信号并快速反应。
其次，它可以减少系统故障的风险，提前识别潜在故障源并及时采取措施进行修复。
最后，它可以提高电力系统的可靠性和可用性，确保大规模供电的持续性和稳定性。
在应用方面，电力系统信号处理与故障诊断技术已经在国内外许多项目中得到了广泛应用。
例如，智能变电站系统可以通过实时监测和分析电力系统信号，实现对设备的状态评估和故障诊断。
智能配电网也可以通过信号处理与故障诊断技术，实现对变压器和线路的故障定位和修复。
此外，电力系统的大数据分析也离不开信号处理与故障诊断技术，通过对大量的实时数据进行分析和挖掘，可以揭示电力系统的潜在故障和隐患，提升系统的可靠性和安全性。
电力设备的电力监控与故障诊断方法
电力设备的电力监控与故障诊断方法随着电力设备的不断发展与进步，电力监控与故障诊断方法在电力行业中起着越来越重要的作用。
本文将介绍电力设备的电力监控与故障诊断的相关方法，包括传统方法与新兴技术。
一、电力设备的传统监控方法传统的电力设备监控方法主要包括定期巡检、手动读取数据等。
定期巡检是通过人工对电力设备进行检查，主要包括视觉检查和物理检查。
视觉检查是指通过观察电力设备表面的状态来发现异常情况，如烧焦、漏电等。
物理检查主要是通过测量电力设备的温度、湿度等参数来判断设备工作状态。
手动读取数据是指人工去记录电力设备的运行数据，如电压、电流等，然后进行数据分析。
虽然传统的监控方法简单易行，但存在一些不足之处。
首先，定期巡检所需时间较长，效率低下。
其次，凭借人工观察和记录存在主观性和误差。
最重要的是，传统方法无法实时监控电力设备的运行状态，不能及时发现故障，影响设备的运行安全性。
二、电力设备的新兴监控方法随着信息技术的快速发展，电力设备的监控方法也得到了一定的改进与创新。
下面将介绍几种新兴的电力监控方法。
1.远程监控与控制技术远程监控技术通过网络连接电力设备，可以实时获取设备的运行状态与参数信息。
借助于传感器等设备，可以监测电力设备的电压、电流、功率、温度等参数，并将这些数据传输到数据中心进行分析和处理。
远程控制技术可以通过对电力设备的遥控来实现设备的启停和运行模式的调整。
远程监控与控制技术大大提高了监控的效率和准确性。
2.智能传感技术智能传感技术是指通过使用具有智能化功能的传感器来对电力设备进行监测。
这些传感器能够实时感知设备的运行状态，并将数据传输到监测中心进行分析。
智能传感技术可以帮助实现电力设备故障的早期预警，提高设备的可靠性和可用性。
3.数据挖掘与人工智能技术数据挖掘与人工智能技术可以对大量的电力设备数据进行分析和处理，从中发现规律和异常。
通过对历史数据的挖掘和分析，可以建立预测模型来预测设备的故障概率和寿命。
机械故障诊断技术习题参考答案
1参考答案教材设备故障诊断沈庆根、郑水英化学工业出版社2006.3第1版2010.6.28 于电子科技大学1 第1章概论1.1 机械设备故障诊断包括哪几个方面的内容答机械设备故障诊断所包含的内容可分为三部分。
第一部分是利用各种传感器和监测仪表获取设备运行状态的信息即信号采集。
采集到的信号还需要用信号分析系统加以处理去除无用信息提取能反映设备状态的有用信息称为特征信息从这些信息中发现设备各主要部位和零部件的性能是处于良好状态还是故障状态这部分内容称为状态监测它包含了信号采集和信号处理。
第二部分是如果发现设备工作状态不正常或存在故障则需要对能够反映故障状态的特征参数和信息进行识别利用专家的知识和经验像医生诊断疾病那样诊断出设备存在的故障类型、故障部分、故障程度和产生故障的原因这部分内容称为故障诊断。
第三部分称为诊断决策根据诊断结论采取控制、治理和预防措施。
在故障的预防措施中还包括对设备或关键零部件的可靠性分析和剩余寿命估计。
有些机械设备由于结构复杂影响因素众多或者对故障形成的机理了解不够也有从治理措施的有效性来证明诊断结论是否正确。
由此可见设备诊断技术所包含的内容比较广泛诸如设备状态参数力、位移、振动、噪声、裂纹、磨损、腐蚀、温度、压力和流量等的监测状态特征参数变化的辨识机器发生振动和机械损伤时的原因分析故障的控制与防治机械零部件的可靠性分析和剩余寿命估计等都属于设备故障诊断的范畴。
1.2 请简述开展机械设备故障诊断的意义。
答1、可以带来很大的经济效益。
①采用故障诊断技术可以减少突发事故的发生从而避免突发事故造成的损失带来可观的经济效益。
②采用故障诊断技术可以减少维修费用降低维修成本。
2、研究故障诊断技术可以带动和促进其他相关学科的发展。
故障诊断涉及多方面的科学知识诊断工作的深入开展必将推动其他边缘学科的相互交叉、渗透和发展。
2 第2章故障诊断的信号处理方法2.1 信号特征的时域提取方法包括哪些答信号特征的时域提取方法包括平均值、均方根值、有效值、峰值、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、偏度指标或歪度指标、偏斜度指标、峭度指标。
设备故障诊断技术9 现代信号处理方法
Amplitude1 Hz源自0.20.4 time
0.6
0.8
1
Σ x(t).*cos(2πft) = -5.7e-15 π
Amplitude
2 Hz
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0
5 Hz
0.2
0.4 time
0.6
0.8
1
傅里叶变换的本质
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0
5 Hz
0.2
0.4 time
0.6
0.8
1
傅里叶变换的本质
5 Hz
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0 0.2 0.4 time Amplitude
工程信号分析与处理 非周期信号与傅里叶变换
4.8 Hz Σ x(t).*cos(2πft) = 74.5 π
连续小波
的连续小波变换定义为: 函数 f (t ) 的连续小波变换定义为:
1 WT ( a , b ) = a
∫
∞
−∞
x (t )ϕ (
t −b t −b )> ) dt =< x (t ), ϕ ( a a
待分析序列 基函数
连续小波---运算过程示意图 连续小波 运算过程示意图
Ψ(s,t)
Inner product
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0
5Hz
0.2
0.4
0.6
0.8
1
傅里叶变换的本质
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0
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2 x i (t ) i 1 N
X
2 rms
1 N 2 xi (t ) N i 1
有效值是机械故障诊断系统中用于判别运转状态是否正常的 重要指标。有效值也描述振动信号的能量（功率），稳定性、 重复性好，当这项指标超出正常值（故障判定限）较多时，通 常表示机械设备存在故障隐患或故障。 若有效值的物理参数是速度（单位：mm/s），则有效值就 成为用于判定机械状态等级的振动烈度指标。
4、裕度指标
Ce
Xp Xr
裕度指标用于检测机械设备的磨损情况。 若偏度指标变化不大，峰值与方均根值的比值增大，说明 由于磨损导致间隙增大，因而振动的峰值比方均根值增加快， 其裕度指标也增大了。
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2.2.3.2 无量纲指标
5、偏度指标
xi X 1 Cw N i 1 x
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2.2 信号特征的时域提取方法
2.2.1 时域分解
1、直流分量和交流分量 信号 x(t ) 可以分解为直流分量 x A (t ) 与交流分量 x D (t ) ，即：
x(t ) xD (t ) x A (t )
信号分解为直流 分量和交流分量
信号分解为趋势 项和交流分量
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信号
x(t ) 和它的时延信号 y(t ) x(t T )
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2.2.2 时域相关分析
2、相关函数
设随机变量x、y是一个与时间有关的函数，令两个信号之 间产生时差 （即令某个信号在时间轴上平移，平移量为τ） ，互相关函数的定义为：
Rxy ( ) x(t ) y(t )dt
两个随机变量x和y之 cxy 间的线性相关程度可用相 xy x y 关系数来描述，即：
E[(x x )( y y )] E[(x x ) 2 ]E[( y y ) 2 ]
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2.2.2 时域相关分析
1、相关的概念
相关系数可以定量地描述两个变量x和y之间的相似或相 依关系，但它也有局限性。
X p E[max| xi |]
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2.2.3.2 无量纲指标
1、波形指标 2、峰值指标
X rms W X
Ip
Xp X rms
峰值指标是用来检测信号中是否存在冲击的一个统计指标。 3、脉冲指标
Cf
Xp X
也是用来检测信号中是否存在冲击的一个统计指标。
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2.2.3.2 无量纲指标
(b)锯齿波
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2.1 信号的定义和分类
2、按信号幅值随时间变化的连续性分
(c)矩形脉冲 连续信号
(d)截断信号
每隔2us对正弦信号采样获得的离散信号
每日股市的指数变化(离散信号)
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2.1 信号的定义和分类
3、按信号的能量特征分
当信号 x(t ) 在 (,) 内满足下式（即平方可积）时：
2、能够敏锐地反映和预报机器的早期故障。
3、不受机器运行状态，如负载、转速等变化的影响。 4、能够指示故障的存在，以便及时排查故障。 在流程生产工业中，往往有这样的情况，当发现设备的情况 不好，某项或多项特征指标上升，但设备不能停产检修，只能 让设备带故障运行。当这些指标从峰值跌落时，往往预示某个 零件已经损坏，若这些指标（含其它指标）再次上升，则预示 大的设备故障将要发生，此时需要格外注意。
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2.3.1 频域信号与时域信号的关系
法国数学家，物理学家。傅立叶出身平民，是一个裁缝的 儿子，早在小学时就对数学产生浓厚的兴趣。后来他也曾在 他的母校担任数学教师。法国革命的浪潮中，他投身于政治， 从此以后，它的生活一直充满了冒险。 1798年，傅立叶和其他队员一起，陪同拿破仑远征埃及。 并在拿破仑建立的Cairo研究所担任三年秘书，在工程技术以 及外交任务方面都提出了许多意见。1801年，他开始着手大 范围研究埃及古迹，回国后，他被任命出版了大量的有关埃 及的刊物。1809年拿破仑封他为男爵。1815年，拿破仑垮台， 此后傅立叶在巴黎过了一段平静的学术研究生活。1817年， 他被选为科学院院士，1822年，担任科学院常任秘书。
1 X N
x
i 1
N
i
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2.2.3.1 有量纲指标
在不存在摩擦碰撞的情况下，测量 加速度、速度时，平均值反映了测量系 统的温漂、时漂等参数变化；测量位移 时，平均值反映磨损量的变化。
位移传感器测得的振动信号
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2.2.3.1 有量纲指标
2、均方值
用于描述振动信号的能量(功率)。 3、均方根值（有效值）
2.2.1 时域分解
4、正交函数分量
信号 x(t ) 可以用正交函数集 xi (t )(i 1,2,...,n) 即： x(t ) c1 x1 (t ) c2 x2 (t ) ... cn xn (t )
t2 x (t ) x (t )dt 0 (i, j 1,2,...,n, i j ) j t1 i 正交条件为： t2 2 (i 1,2,...,n, k为常数) t xi (t )dt k 1 即在区间 (t1 , t 2 ) 内分量乘积的积分为零，任一分量在此区 间内能量为有限值。
2.2.1 时域分解
2、脉冲分量
信号分解为矩形窄脉冲之和
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2.2.1 时域分解
3、实部分量和虚部分量
x(t ) Asin(t ) x(t ) Ae j (t ) A e jt
A Ae j Acos jAsin
信号的实数表示法 信号的复数表示法 信号的实数和复数表示法及其对应关系 机械电子工程学院
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2.2.3.1 有量纲指标
4、方均根值 5、方差
1 X r xi N i 1
N 2
x2
1 N 2 xi X N i 1
方差反映信号中的动态部分（波动程度）。 方差的平方根称为标准差。 若信号的均值为零，则均方值等于方差。 6、峰值
第二章 故障诊断的信号处理方法
本章内容
1、信号的定义与分类 2、信号特征的时域提取方法 3、信号特征的频域提取方法 4、信号特征的图像表示 5、希尔伯特变换与解调分析
6、全息谱理论和方法
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第二章 故障诊断的信号处理方法
本章学习要求
1、了解转子振型、轴颈涡动中心位臵、波特图、奈奎斯 特图、三维坐标图、阶比谱分析。 2、理解信号的功率谱、细化谱、倒频谱、希尔伯特变换原 理及结果的物理意义。 3、理解机械信号处理技术的物理意义、轴心轨迹图技术、 全息谱技术。
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2.1 信号的定义和分类
4、按信号的持续范围分
时域有限信号是在有限时间区间内有定义，而在区间外恒 等于0。例如，矩形脉冲、三角脉冲、余弦脉冲等。而周期信 号、指数衰减信号、随机过程等，则称为时域无限信号。
频域有限信号是指信号经过傅立叶变换，在频域内占据一 定带宽，在带宽外恒等于0。例如，正弦信号、sinc(t)函数、 带限白噪声等为时域无限、频域有限信号。 函数、白噪声、 理想采样信号等，则为频域无限信号。 时域有限信号的频谱，在频率轴上可以延伸至无限远。而 一个在频域上具有有限带宽的信号，必然在时间轴上延伸至无 限远处。一个信号不能够在时域和频域上都是有限的。
x 2 (t )dt
则该信号的能量是有限的，称为能量（有限）信号。 若信号 x(t ) 在 (,) 内 x 2 (t )dt ，而在有限区间
则信号称为功率信号。
1 t2 2 (t1 , t 2 ) 内的平均功率是有限的，即： x (t )dt t t2 t1 1
N
3
偏度指标反映振动信号的 不对称性。表示信号概率密度 函数的中心偏离标准正态分布 的程度，反映信号幅值分布相 对其理想均值的不 擦或碰撞，就会造成振动波性 的不对称，使偏度指标增大。
标准状态 负偏度
P(x)
正偏度
0
x
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1 Ryx ( ) lim y(t ) x(t )dt T T
1 2 Rx ( ) lim T x(t ) x(t )dt T T 2
T
T
T 2 T 2
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2.2.2 时域相关分析
3、相关分析的工程应用（测距）
两传感器中点至泄漏点的距离为：
Ryx ( ) y(t ) x(t )dt
如果x和y为同一函数，则成为自相关函数：
Rx ( ) x(t ) x(t )dt
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2.2.2 时域相关分析
2、相关函数
对于功率信号，相关函数的定义为：
1 2 Rxy ( ) lim T x(t ) y(t )dt T T 2
2.2.3.2 无量纲指标
1 Cq N 峭度指标表示信号概率密度 函数峰顶的陡峭程度，反映振 动信号中的冲击特征（波形中 的冲击分量的大小）。 峭度指标对信号中的冲击特 征很敏感，正常情况下其值应 该在3左右，如果这个值接近4 或超过4，则说明机械的运动状 况中存在冲击性振动。一般情 况下是间隙过大、滑动副表面 存在破碎等原因。
2.1 信号的定义和分类
1、按信号随时间的变化规律分
k x(t ) X 0 cos t 0 m
质量-弹簧振动系统（无阻尼）
余弦信号的波形图
机械电子工程学院
2.1 信号的定义和分类
2、按信号幅值随时间变化的连续性分