梅检民，肖云魁，杨万成，陈祥龙，乔 龙

(1.军械工程学院 火炮工程系，石家庄 050003;2.军事交通学院 汽车工程系，天津 300161;3.军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161)

变速器的早期故障特征十分微弱，而变速器的变速过程使微弱故障信息反映更明显［1］，采用变速过程分析机械设备早期故障已为许多研究者所关注。阶比分析是处理机械设备变速过程非稳态信号的有效方法［2－4］，近年来被广泛应用于机器变速过程振动分析［5－8］，但邻近阶比分量在阶比谱中会产生谱峰胶合，使得根据某一阶次的幅值能量判断分析对象的技术状态变得困难。而邻近阶比分量是不可避免的，如何准确、快速分离邻近阶比分量成为阶比分析中的重点、难点问题。文献［9－11］分析了复杂机械振动信号产生的邻近阶比和交叉阶比分量，取得了一定效果。

变速器变速过程信号是与输入轴转频密切相关的多分量线性调频信号(LFM信号或称chirp信号)，而且各个分量时频混叠，单独从时域或频域都不能实现多分量的分离。分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform，FRFT)可以理解为chirp基分解，特别适合于处理chirp类信号。利用chirp信号在不同阶次的分数阶傅里叶域呈现出不同的能量聚集性的特点，通过选择合适的FRFT变换阶次，能提取到感兴趣的chirp分量［12－13］。因此，对于变速器变速过程振动信号，只要选择最佳的FRFT变换阶次，就能将邻近的阶比分量分离开。

本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换的邻近阶比分量分离方法，根据输入轴转速信号确定目标分量的FRFT变换最佳阶次，在最佳阶次分数阶域分离邻近阶比分量，对分离出的各单分量信号进行单独阶比分析，有效解决了邻近阶比胶合问题，并且该方法计算速度快、精度高。……