马增强， 阮婉莹， 陈明义

(1. 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室， 石家庄 050043;2. 石家庄铁道大学 电气与电子工程学院， 石家庄 050043)

基于瞬时转频估计的阶比分析方法无需安装键相装置，节省了空间及成本，是变转速阶比分析[1]的研究热点，而瞬时转频的准确估计是其成功的关键和前提。现有瞬时转频估计方法很多元，第一大类为基于相位解调法，例如：Combet等[2]采用短时尺度变换法实现回转轴瞬时转频的提取；Coats等[3]利用多级迭代法实现相位解调，提取瞬时转频信息。该类方法在转速大范围变化时，会在相邻阶次谐波之间产生交叉项，使得该方法应用受限。第二大类为基于时频分析法，例如：郭瑜等[4]将短时傅里叶变换(Short-time Fourier Transform, STFT)与峰值搜索结合，对STFT时频谱进行峰值搜索，进而对变转速电机瞬时转频进行估计，取得较好的测试效果，但由于STFT的固有缺陷使得其抗噪性较差；赵晓平等[5]提出STFT结合Viterbi算法估计变转速振动信号瞬时转频，成功应用于涡流离心机升速状态的转频估计，但Viterbi算法复杂度高，计算效率低；Urbanek等[6]对比幅值和相位的时频信息，寻找对应关系成功提取齿轮箱的瞬时转频。此外，还有很多其他转频估计算法，如：罗洁思等[7-8]、程卫东等[9]将多尺度线调频路径追踪应用于旋转机械瞬时转频提取，但该算法最大缺点是计算速度太慢，难以处理大量实验数据，很难应用于实际；Wang等[10]利用经验模态分解处理变转速信号，进而估计瞬时转频，但该方法存在模态混叠、端点效应等问题，处理复杂多分量信号时会产生较大误差。……