地面模拟真空环境中背景干扰的EEMD滤除方法
2014-02-13陈仁祥汤宝平罗天洪董绍江
陈仁祥,汤宝平,罗天洪,董绍江
(1.重庆交通大学 机电与汽车工程学院,重庆 400074;2.重庆大学 机械传动国家重点实验室,重庆 400030)
由于宇宙空间的高能粒子辐射、原子氧等因素,在空间服役的滚动轴承广泛采用固体润滑方式[1],固体润滑材料在空气中易受氧气和水蒸汽的影响而氧化。同时,为了准确获取轴承在真空环境中运行特性,需要在地面模拟真空环境中对空间服役的轴承开展实验研究,测试摩擦力矩、振动等物理量。
在进行振动测试时,真空泵、离子泵等维持模拟真空环境设备运行产生强烈的振动,其频率范围与轴承振动信号的频率范围相互重叠、相互交织,导致采集到的振动信号包含了大量背景干扰。为了提高信噪比,便于后续分析,必须将背景干扰滤除。基于傅里叶变换的传统滤波方法只能滤除某个频率范围内的信号,无法解决频带范围相互重叠的滤波问题。基于小波变换的滤波方法,虽在振动信号滤波中取得了广泛应用,但仍存在选择小波基和确定阈值等问题[2-4]。基于盲源分离的滤波方法也得到了一定应用,但经其滤波后,信号的幅值发生较大改变[5]。经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)可将信号分解一系列从高频到低频具有物理意义的固有模式函数(Intrinsic Mode Function,IMF)和余项之和,选择不同的IMF分量重构信号即可达到不同的滤波目的[6-8],但EMD的模式混叠问题[9]使其对含有异常事件的信号滤波效果不佳[10]。为了抑制模式混叠,集合经验模式分解[11](Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)被提出,该方法将噪声辅助分析应用于经验模式分解中,以促进抗混分解,有效的抑制了模式混叠现象。……
