寧少慧, 韓振南, 武學(xué)峰, 趙 遠(yuǎn)
(1.太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 太原,030024) (2.太原科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 太原,030024)
10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2017.05.024
EEMD和TFPF聯(lián)合降噪法在齒輪故障診斷中的應(yīng)用
寧少慧1,2, 韓振南1, 武學(xué)峰3, 趙 遠(yuǎn)1
(1.太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 太原,030024) (2.太原科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 太原,030024)
為了消除噪聲對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障特征提取的影響,提出了一種基于集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(ensemble empirical mode decomposition,簡(jiǎn)稱EEMD)和時(shí)頻峰值濾波(time-frequency peak filtering,簡(jiǎn)稱TFPF)相結(jié)合的降噪方法。針對(duì)TFPF算法在窗長(zhǎng)的選擇方面受到限制的問(wèn)題,采用了EEMD方法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),使得信號(hào)在噪聲壓制和有效信號(hào)保真兩方面得到權(quán)衡;含噪聲的信號(hào)經(jīng)過(guò)EEMD分解后,得到一系列頻率成分從高到低的本征模態(tài)函數(shù)(intrinsic mode functions,簡(jiǎn)稱IMFs),計(jì)算出各IMFs間的相關(guān)系數(shù),判斷需要濾波的IMFs。對(duì)不同的IMFs選擇不同的窗長(zhǎng)進(jìn)行TFPF濾波,把過(guò)濾后的IMFs和剩余的IMFs重構(gòu)得到最終的降噪信號(hào)。用模擬仿真信號(hào)和齒輪齒根故障信號(hào)對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證,可見EEMD+TFPF能有效地去除噪聲,成功提取齒根裂紋故障特征。
時(shí)頻峰值濾波; 集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解; 齒根裂紋; 降噪
在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷中,最常見的是通過(guò)分析齒輪箱體振動(dòng)信號(hào)提取系統(tǒng)故障特征。當(dāng)齒輪箱中的齒輪、軸或軸承等機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí),箱體振動(dòng)信號(hào)中除微弱的故障信息外,還會(huì)夾雜著各種頻率的背景噪聲,而且信號(hào)頻帶與噪聲頻帶常會(huì)相互交錯(cuò),使得傳統(tǒng)的信號(hào)處理方法很難從包含強(qiáng)背景噪聲的箱體振動(dòng)信號(hào)中提取到微弱的故障信息[1]。集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(ensemble empirical mode decomposition,簡(jiǎn)稱EEMD)不僅保持了經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(empirical mode decomposition,簡(jiǎn)稱EMD)的自適應(yīng)分解特性,還在本質(zhì)上解決了EMD的模態(tài)混疊問(wèn)題,被廣泛用于時(shí)變的非線性、非平穩(wěn)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷中[2]。但由于EEMD分解后會(huì)得到多個(gè)本征模態(tài)函數(shù)(intrinsic mode functions,簡(jiǎn)稱IMFs),每個(gè)IMFs中都有可能包含著故障頻率成分,如何從EEMD分解的多個(gè)IMFs中提取故障頻率成為EEMD在故障診斷領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。
文獻(xiàn)[3]把EEMD和相關(guān)系數(shù)結(jié)合,把相關(guān)系數(shù)大于0.5的IMFs保留,其他的IMFs去掉,在去噪聲的同時(shí)可能會(huì)把有用的信號(hào)也去掉了。文獻(xiàn)[4]把EEMD和排列熵結(jié)合,成功識(shí)別了高速列車轉(zhuǎn)向架的故障狀態(tài)。文獻(xiàn)[5]提出了基于EEMD、形態(tài)譜特征提取和模糊C均值聚類集成法對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的軸承做出了故障診斷。文獻(xiàn)[6]提出了EEMD時(shí)頻譜二值化方法,通過(guò)多尺度二進(jìn)譜分析得到信號(hào)的權(quán)重譜,將其向時(shí)域累計(jì)得到權(quán)重向量,實(shí)現(xiàn)了微弱沖擊特征的增強(qiáng),成功提取齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中軸承故障特征。文獻(xiàn)[7-8]分別把EEMD與快速譜峭度圖和最小熵反褶積結(jié)合起來(lái)降噪,診斷齒輪系統(tǒng)的軸承故障。
時(shí)頻峰值濾波(time-frequency peak filtering,簡(jiǎn)稱TFPF)是由Mesbah等[9]提出的一種信號(hào)消噪算法,特點(diǎn)是能夠在強(qiáng)噪聲環(huán)境中提取出有效信號(hào),被廣泛應(yīng)用在地震探測(cè)信號(hào)處理中[10-12]。時(shí)頻峰值濾波法基于時(shí)頻分析理論來(lái)消減隨機(jī)噪聲,通過(guò)頻率調(diào)制將含噪信號(hào)調(diào)制為解析信號(hào),利用解析信號(hào)維納維爾分布沿瞬時(shí)頻率最為集中的特性,將其峰值作為信號(hào)的瞬時(shí)頻率來(lái)提取有效信號(hào)。文獻(xiàn)[13]把該方法與時(shí)頻分布結(jié)合應(yīng)用到傳動(dòng)系統(tǒng)的軸承故障診斷中。在TFPF算法中,降噪的同時(shí)還能保持有用的振動(dòng)信號(hào)的關(guān)鍵問(wèn)題是窗長(zhǎng)的選擇。對(duì)于頻率成分復(fù)雜的箱體振動(dòng)信號(hào),選擇大的窗長(zhǎng)在有效地去除噪聲同時(shí)會(huì)造成有效信號(hào)的幅值損失;選擇小窗長(zhǎng)雖能很好地保真有效信號(hào),但在降噪方面的力度卻不夠。而信號(hào)保真和噪聲壓制對(duì)能否成功提取出故障信號(hào)至關(guān)重要。針對(duì)此問(wèn)題,筆者提出TFPF與EEMD聯(lián)合降噪,振動(dòng)信號(hào)在經(jīng)過(guò)EEMD分解后得到從高頻到低頻的一系列IMFs,對(duì)不同頻段的IMFs采用不同的窗長(zhǎng),解決了TFPF在窗長(zhǎng)的選擇方面的問(wèn)題,有效地提取強(qiáng)噪聲背景下的齒根裂紋的故障特征。
TFPF算法是基于偽Wigner-Ville分布的瞬時(shí)頻率估計(jì),首先將含噪聲信號(hào)編碼成解析信號(hào),再計(jì)算解析信號(hào)的偽Wigner-Ville分布,并將其峰值作為信號(hào)的瞬時(shí)頻率,從而消除隨機(jī)噪聲。
齒輪箱體振動(dòng)信號(hào)x(t)中總會(huì)存在噪聲,把它表示為
x(t)=s(t)+n(t)
(1)
其中:s(t)為振動(dòng)信號(hào)中的有效信號(hào);n(t)為背景噪聲。
利用時(shí)頻峰值濾波去除齒輪箱體振動(dòng)信號(hào)的噪聲的步驟如下。
1) 對(duì)包含噪聲的信號(hào)x(t)進(jìn)行頻率調(diào)制,將其變?yōu)榻馕鲂盘?hào)z(t)
(2)
其中:μ為頻率調(diào)制指數(shù)。
2) 計(jì)算解析信號(hào)z(t)的偽Wigner-Ville分布頻譜
(3)
其中:z*為z(t)的共軛。
3) 根據(jù)最大似然估計(jì)原理,求解析信號(hào)z(t)的PWVD分布頻譜的峰值,作為解析信號(hào)的瞬時(shí)頻率估計(jì),即可得到原始有效信號(hào)的幅值估計(jì)
(4)
通過(guò)仿真信號(hào)來(lái)說(shuō)明TFPF算法中窗長(zhǎng)選擇的重要性。設(shè)定一個(gè)多調(diào)制源的仿真信號(hào),采樣頻率為1 024 Hz,采樣點(diǎn)數(shù)是1 024,調(diào)制頻率分別為fn1=18 Hz,fn2=40 Hz;載波頻率為fz=200 Hz。在仿真信號(hào)中加入白噪聲n(t),仿真信號(hào)表達(dá)式為
x(t)= [1+cos(2πfn1t)+cos(2πfn2t)]·
cos(2πfzt)+n(t)
(5)
在信號(hào)中加入噪聲后,比較在不同的窗長(zhǎng)下TFPF的過(guò)濾結(jié)果,如圖1所示。從圖1(a)看出,純凈信號(hào)已被所加的噪聲嚴(yán)重污染,合理地消除噪聲,盡可能恢復(fù)原始信號(hào)對(duì)故障診斷非常重要。圖1(b)和(c)是選擇不同窗長(zhǎng)降噪的效果,含噪信號(hào)在經(jīng)過(guò)TFPF濾波后,噪聲都有所減小,說(shuō)明TFPF算法在噪聲壓制方面是非常有效的。圖1(b)為長(zhǎng)窗長(zhǎng)的降噪結(jié)果,可以看出,信號(hào)的去噪效果雖好,但在幅度方面會(huì)有所損失,尤其在波峰與波谷的位置。圖1(c)為短窗長(zhǎng)的濾波效果,可以看到信號(hào)的波形和幅度損失小,但在噪聲壓制方面有所欠缺,濾波后依然殘留很多噪聲成分,信噪比將有所下降。
因此,TFPF算法中窗長(zhǎng)的大小直接影響到信號(hào)保真和噪聲壓制的效果。振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)EEMD分解后,對(duì)不同頻率的信號(hào)分量選用不同的窗長(zhǎng)進(jìn)行濾波,既能有效地去除隨機(jī)噪聲,也能保真有效信號(hào)。
圖1 TFPF法不同窗長(zhǎng)的降噪結(jié)果Fig.1 Different window denoising signal using TFPF
集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的實(shí)質(zhì)是給原始信號(hào)加入極小幅度的白噪聲,利用了白噪聲頻譜均衡分布的特點(diǎn)和零均值特性,經(jīng)過(guò)多次平均后將噪聲相互抵消,消除噪聲對(duì)原信號(hào)的影響,很好地解決了模態(tài)混疊問(wèn)題。EEMD具體分解步驟如下。
1) 向原始信號(hào)x(t)中多次加入零均值、幅值標(biāo)準(zhǔn)差為常數(shù)的白噪聲nj(t)(j=1,2,…,M),j表示加入白噪聲的次數(shù);
xj(t)=x(t)+nj(t)
(6)
其中:xj(t)表示第j次加入白噪聲后的信號(hào)。
2) 將添加了白噪聲的信號(hào)xj(t)通過(guò)EEMD算法分解為一系列本征模態(tài)函數(shù)ci,j(i=1,2,…,I),其中ci,j表示第j次加入白噪聲幅值后,分解得到的第i個(gè)IMF;如果j 3) 將每次得到的對(duì)應(yīng)IMFs的集成平均值作為最后的IMF (7) 其中:ci表示EEMD得到的第i個(gè)IMF;ci ,j表示第j次加入白噪聲幅值后,分解得到的第i個(gè)IMF;M表示總體平均的次數(shù)。 為了解決TFPF在窗長(zhǎng)的選擇方面的局限性,把EEMD和TFPF相結(jié)合更適合齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲消除,具體步驟如下。 1) 對(duì)含噪信號(hào)進(jìn)行EEMD分解,得到頻率成分由高到低的不同的IMFs。但每個(gè)模態(tài)分量不是純?cè)肼暷B(tài)或者是純信號(hào)模態(tài),而是信號(hào)成分和噪聲成分相互交叉的模態(tài),所以不能直接丟棄將噪聲主導(dǎo)的模態(tài),或者直接將信號(hào)主導(dǎo)模態(tài)保留。要判斷哪些模態(tài)需要進(jìn)行濾波處理。 2) 通過(guò)公式(8)計(jì)算各模態(tài)間的互相關(guān)系數(shù)并判斷需要濾波的模態(tài)。一般情況下,如果計(jì)算出的兩個(gè)相鄰模態(tài)間的互相關(guān)系數(shù)從一個(gè)較大的值往后都相對(duì)比較穩(wěn)定,那么此值就可作為模態(tài)分界的閾值,這兩個(gè)模態(tài)中后一個(gè)模態(tài)及之后的模態(tài)就無(wú)需進(jìn)行濾波處理,僅對(duì)其之前的模態(tài)分量選取合適窗長(zhǎng)的TFPF進(jìn)行降噪處理[14]。計(jì)算各IMFs間的互相關(guān)系數(shù)公式為 (8) 3) 選擇不同窗長(zhǎng)的TFPF對(duì)需要降噪的IMFs分量進(jìn)行處理,原則為:高頻分量主要包含的信號(hào)為噪聲信號(hào),選用長(zhǎng)窗長(zhǎng)去噪;低頻分量主要成分是有用信號(hào),因此選取短窗長(zhǎng)。 4) 將去噪后的模態(tài)和剩余模態(tài)重構(gòu)得到最終的濾波信號(hào)。為了提取故障頻率特征,對(duì)重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行了循環(huán)解調(diào)分析,其過(guò)程如圖2所示。 圖2 含噪信號(hào)的降噪過(guò)程Fig.2 Denoising process of signal 用仿真信號(hào)驗(yàn)證EEMD+TFPF的有效性。對(duì)式(5)的仿真信號(hào)采用EEMD+TFPF法進(jìn)行降噪,信號(hào)的EEMD分解結(jié)果如圖3所示。 圖3 信號(hào)的EEMD分解Fig.3 Signal decomposition IMFs by EEMD 各相鄰IMF間的互相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表1。 表1 仿真信號(hào)IMFs間的互相關(guān)系數(shù) 從表1可知,相鄰IMFs的互相關(guān)系數(shù)從IMF4后的值較穩(wěn)定,故只需對(duì)IMF1,IMF2和IMF3選擇不同的窗長(zhǎng)進(jìn)行TFPF處理。為了說(shuō)明EEMD+TFPF的降噪優(yōu)勢(shì),對(duì)含噪信號(hào)也進(jìn)行EEMD和TFPF降噪。圖4(a)是EEMD降噪結(jié)果,可以看出在去噪的同時(shí),也去掉了部分有效信號(hào)。圖4(b)是EEMD+TFPF的聯(lián)合降噪,既保真了信號(hào)幅值又使噪聲得到了有效的壓制。TFPF降噪在前面已經(jīng)討論過(guò)。 信噪比和均方差是衡量降噪效果的重要指標(biāo),通過(guò)計(jì)算噪聲信號(hào),TFPF,EEMD和EEMD+TF-PF的SNR和MSE,進(jìn)一步說(shuō)明TFPF+EEMD降噪的優(yōu)越性。結(jié)果如表2所示:TFPF+EEMD降噪的信噪比最大,均方差最小,說(shuō)明了TFPF+EEMD降噪的優(yōu)越性。 圖4 兩種方法的降噪結(jié)果Fig.4 The denoising signal by EEMD and EEMD+TFPF 參數(shù)噪聲信號(hào)TFPF短窗降噪信號(hào)EEMD降噪信號(hào)TFPF+EEMD降噪信號(hào)信噪比/dB-1.17760.30802.02406.0157均方差 2.89181.95731.64490.5932 當(dāng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),其箱體振動(dòng)信號(hào)為調(diào)制信號(hào)[1],要從振動(dòng)信號(hào)中提取故障頻率特征,需要對(duì)其進(jìn)行解調(diào)分析。對(duì)EEMD+TFPF的降噪信號(hào)進(jìn)行解調(diào)分析,結(jié)果如圖5所示,低頻處出現(xiàn)18,40及58 Hz是原信號(hào)的調(diào)制頻率。在高頻處二倍載波頻率400 Hz明顯突出,以調(diào)制頻率18和40 Hz為間隔的邊頻帶特征也被很清晰的解調(diào)出來(lái)。因此,EEMD+TFPF聯(lián)合降噪,既保持了有用信號(hào),又最大程度地去除了噪聲。 圖5 仿真信號(hào)經(jīng)過(guò)EEMD+TFPF降噪后的循環(huán)自相關(guān)分析Fig.5 Cyclic autocorrelation function of simulation signal by EEMD+TFPF denoising 單級(jí)齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖6所示,主要包括電機(jī)、齒輪陪試箱、實(shí)驗(yàn)齒輪箱、加速度傳感器及扭力桿等。在齒輪箱的軸承座上安裝了4個(gè)壓電加速度傳感器,從動(dòng)輪為故障齒輪。實(shí)驗(yàn)時(shí),由電機(jī)驅(qū)動(dòng)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn),通過(guò)扭力桿加載,從扭矩測(cè)量?jī)x觀察轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的大小。主動(dòng)輪齒數(shù)為30,從動(dòng)輪齒數(shù)為45。在從動(dòng)輪的齒根處,人工加工長(zhǎng)度為2 mm的裂紋(圖7),采用了動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)采集,對(duì)采集到的信號(hào)采用TFPF,EEMD和EEMD+TFPF降噪法降噪。 圖6 齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)及局部放大Fig.6 Single-stage spur gearbox test rig 圖7 齒根裂紋Fig.7 Gear tooth root cracks 將集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和時(shí)頻峰值濾波結(jié)合起來(lái)進(jìn)行去噪,當(dāng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載為323 N·m,轉(zhuǎn)速為1 186 r/min,采樣頻率為8 kHz時(shí),對(duì)系統(tǒng)采集到的箱體振動(dòng)信號(hào)作EEMD分解,如圖8所示。高頻分量成分以噪聲為主,直接去掉雖然可以達(dá)到降噪目的,但有可能丟失存在高頻分量中的有效信號(hào)。也不能對(duì)所有模態(tài)進(jìn)行TFPF濾波,因?yàn)樵诘皖l模態(tài)含有純信號(hào)成分。所以要通過(guò)計(jì)算各IMFs間的相關(guān)系數(shù)來(lái)判斷哪些IMFs需要濾波(見表3)。 圖8 實(shí)測(cè)故障信號(hào)的EEMD分解Fig.8 Experimental signal decomposition IMFs by EEMD 圖9 EEMD和EEMD+TFPF降噪3種降噪結(jié)果Fig.9 The denoising signal by EEMD and TFPF and EEMD+TFPF 圖10 實(shí)驗(yàn)信號(hào)經(jīng)過(guò)EEMD+TFPF降噪后的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)分析Fig.10 Cyclic autocorrelation function of experiment signal by EEMD+TFPF denoising IMFs相關(guān)系數(shù)IMFs相關(guān)系數(shù)IMF1與IMF20.0455IMF6與IMF70.3519IMF2與IMF30.0830IMF7與IMF80.3953IMF3與IMF40.1032IMF8與IMF90.3793IMF4與IMF50.2736IMF9與IMF100.4003IMF5與IMF60.2966IMF10與IMF110.2682 從表3中可知,需要對(duì)前四個(gè)模態(tài)進(jìn)行TFPF降噪處理,然后將去噪后的模態(tài)與不需去噪的模態(tài)重構(gòu)得到最終的降噪信號(hào),這使得TFPF降噪僅作用于以噪聲為主的高頻IMFs,改善了直接使用TFPF降噪的缺陷,降噪結(jié)果如圖9。為了說(shuō)明EEMD+TFPF降噪的優(yōu)越性,對(duì)3種降噪結(jié)果做了對(duì)比。 計(jì)算原始信號(hào)、EEMD和EEMD+TFPF的SNR和MSE,如表4所示。從對(duì)比結(jié)果可以看出,經(jīng)過(guò)TFPF+EEMD降噪的信噪比最大,均方差最小,說(shuō)明了TFPF+EEMD降噪的優(yōu)越性。 表4實(shí)驗(yàn)信號(hào)3種降噪結(jié)果的信噪比和均方差 Tab.4ThreedenosingSNRandMSEofexperimentalsignals 信號(hào)原始信號(hào)TFPF降噪信號(hào)EEMD降噪信號(hào)TFPF+EEMD降噪信號(hào)信噪比/dB19.246637.113238.213942.7782均方差0.34530.19220.16380.1150 裂紋是齒輪箱多種故障中比較難識(shí)別的故障,當(dāng)輪齒齒根出現(xiàn)裂紋時(shí),振動(dòng)信號(hào)的頻率成分和幅值都會(huì)發(fā)生變化,因此調(diào)幅效應(yīng)和調(diào)頻效應(yīng)同時(shí)存在,頻譜上的邊頻成分由于具有不同的相位,使得信號(hào)的調(diào)制邊頻帶不再對(duì)稱。對(duì)采用EEMD+TFPF降噪后的信號(hào)進(jìn)行循環(huán)自相關(guān)解調(diào)分析,結(jié)果如圖10所示,縱坐標(biāo)表示幅值,用A表示,橫坐標(biāo)為循環(huán)頻率,用α表示。根據(jù)解調(diào)原理,調(diào)幅調(diào)頻效應(yīng)同時(shí)存在會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的循環(huán)域低頻段出現(xiàn)調(diào)制源的1倍頻和2倍頻及以上成分,高頻段出現(xiàn)以嚙合頻率為中心頻率,以故障齒輪所在軸的轉(zhuǎn)頻為調(diào)頻的邊頻帶。圖10(b)中,出現(xiàn)了沖擊頻率13.2 Hz的1倍頻、2倍頻及3倍頻,說(shuō)明此時(shí)發(fā)生了剛度變化而引得的調(diào)幅調(diào)頻同時(shí)存在。這種現(xiàn)象從圖10(c)也可以看出,由于調(diào)幅調(diào)頻同時(shí)存在,信號(hào)的邊頻帶不再對(duì)稱,嚙合頻率1 186 Hz的振幅也不再是最大。 通過(guò)將集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EEMD)與時(shí)頻峰值濾波法(TFPF)有效地結(jié)合,突出了兩種方法各自的優(yōu)點(diǎn),使TFPF降噪僅作用于含噪聲成分較多的IMFs,而不是在整個(gè)信號(hào),解決了TFPF的窗長(zhǎng)選擇在信號(hào)幅度和噪聲壓制上的矛盾,突破了TFPF方法窗長(zhǎng)選擇的局限性,提高了分析的準(zhǔn)確性。對(duì)降噪后的信號(hào)進(jìn)行循環(huán)自相關(guān)解調(diào)分析,有效地提取了齒輪齒根裂紋的故障特征。EEMD+TFPF除了適用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷,還可以用于其他系統(tǒng)的故障診斷。 [1] 丁康,李巍華.齒輪及齒輪箱故障診斷實(shí)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005:63-65. [2] Wu Zhaohua, Huang Norden E. Ensemble empirical mode decomposition: A noise assisted data analysis method [J]. Advances in Adaptive Data Analysis, 2009, 1(1): 1-41. [3] 陳仁祥,湯寶平,呂中亮.基于相關(guān)系數(shù)的EEMD轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)降噪方法[J].振動(dòng)、測(cè)試與診斷,2012,32(4):542-546. Chen Renxiang, Tang Baoping, Lu Zhongliang. Ensemble empirical mode decomposition de-noising method based on correlation coefficients for vibration signal of rotor system[J]. Journal of Vibration, Measurement & Diagnosis, 2012,32(4):542-546. (in Chinese) [4] 秦娜,蔣鵬,孫永奎,等. 基于EEMD排列熵的高速列車轉(zhuǎn)向架故障特征分析[J].振動(dòng)、測(cè)試與診斷,2015,35(5):885-891. Qin Na,Jiang Peng,Sun Yongkui, et al. Fault diagnosis of high speed train bogie based on EEMD and permutation entropy [J]. Journal of Vibration, Measurement & Diagnosis, 2015,35(5):885-891. (in Chinese) [5] 鄭直,姜萬(wàn)錄,胡浩松.基于EEMD形態(tài)譜和KFCM聚類集成的滾動(dòng)軸承故障診斷方法研究[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào),2015,28(2):324-330. Zheng Zhi,Jiang Wanlu,Hu Haosong. Research on rolling bearings fault diagnosis method based on EEMD morphological spectrum and kernel fuzzy C-means clustering [J]. Journal of Vibration Engineering, 2015,28(2):324-330. (in Chinese) [6] 王 鵬,王太勇,董靖川.基于EEMD時(shí)頻譜二值化的振動(dòng)信號(hào)微弱特征提取方法[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)與工程技術(shù)版,2016,49(7):667-673. Wang Peng,Wang Taiyong,Dong Jingchuan. Weak feature extraction of vibration signal based on binaryzation of EEMD time-frequency [J].Journal of Tianjin University:Science and Technology,2016,49(7):667-673. (in Chinese) [7] 蔣超,劉樹林,姜銳紅,等.基于快速譜峭度圖的EEMD內(nèi)稟模態(tài)分量選取方法[J].振動(dòng)、測(cè)試與診斷,2015,35(6):1173-1178. Jiang Chao,Liu Shulin,Jiang Ruihong, et.al. Feature extraction method of intrinsic mode function in EEMD based on fast kurtogram in machinery fault diagnosis [J]. Journal of Vibration, Measurement & Diagnosis, 2015,35(6):1173-1178. (in Chinese) [8] 王志堅(jiān),韓振南,劉邱祖,等.基于MED-EEMD的滾動(dòng)軸承微弱故障特征提取[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào).2014,30(23):70-78. Wang Zhijian, Han Zhennan, Liu Qiuzu, et al. Weak fault diagnosis for rolling element bearing based on MED-EEMD[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 30(23): 70-78. (in Chinese) [9] Boashash B, Mesbah M. Signal enhancement by time frequency peak filtering[J] .IEEE Transactions on Signal Processing,2004, 52(4):929-937. [10] Liu Yanping, Li Yue. Spatiotemporal time-frequency peak filtering method for seismic random noise reduction[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters,2013,10(4):756-760. [11] Zhang Jie, Li Yue,Wu Ning. Noise attenuation for seismic data by Hyperbolic-Trace time-frequency peak filtering[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2015,12(6):601-605. [12] Zhang Chao , Li Yue, Lin Hongbo. Signal preserving and seismic random noise attenuation by Hurst exponent based time-frequency peak filtering[J].Geophysical Journal International, 2015,203(2):901-909. [13] 楊平.基于時(shí)頻消噪 TFPF和時(shí)頻分布 MBD的軸承早期故障診斷[J]. 四川理工學(xué)院學(xué)報(bào),2010,23(3):357-360. Yang Ping. Rolling bearing incipient fault diagnosis based on TFPF and modified b-distribution[J]. Journal of Sichuan University of Science & Engineering,2010,23(3):357-360. (in Chinese) [14] 劉彥萍.時(shí)空二維時(shí)頻峰值濾波方法壓制地震勘探隨機(jī)噪聲的研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué),2013. 國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50775157);山西省基礎(chǔ)研究資助項(xiàng)目(2012011012-1) 2016-06-23; 2016-09-21 TH17; TH13 寧少慧,女,1978年10月生,博士、講師。主要研究方向?yàn)辇X輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷。曾發(fā)表《A novel fault diagnosis approach of gearbox using an embedded sensor fixed gear body》(《Journal of Vibroengineering》2016,Vol.18,No.7)等論文。 E-mail:nshzzl@126.com 韓振南,男,1958年2月生,教授、博士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)闄C(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷。 E-mail:zhennan-han@hotmail.com3 基于EEMD和TFPF的降噪方法
4 仿真分析
5 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)測(cè)信號(hào)分析
5.1 齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
5.2 EEMD+TFPF降噪分析
6 結(jié)束語(yǔ)