吴康福

(广东理工学院工业自动化系，广东 肇庆 526100)

0 引言

轴承是旋转机械设备的重要组成部件，而轴承变转速运行时的振动信号包含了比恒转速更为丰富的特征信息[1]。近年来阶比分析[2-4]被广泛地应用到变转速机械的故障诊断中，将难分析的非稳态变转速时域信号，通过等角度重采样转换为容易分析的准稳态的角域信号。阶比分析技术分发展分为3个阶段：①采用鉴相装置的硬件式阶比跟踪；②计算阶比追踪(COT)；③基于瞬时频率估计旋转机械阶比追踪[5]。鉴相装置的硬件阶比追踪在工程应用中操作不方便而且成本也高[5]。计算阶比追踪虽然比硬件式阶比追踪方便不需要特定的装置，但是同样摆脱不了转速计的局限性[6]。

近年来，针对这些局限性众多学者提出了一种基于瞬时频率估计的旋转机械阶比追踪法，该方法的关键步骤是对瞬时频率的提取，常用的几种瞬时频率估计的方法有：短时傅里叶变换 (STFT)、Wigner distribution(WD)、小波变换(WT)等。Qin S等[7]将STFT用到阶比追踪的瞬时频率估计中，但是STFT的时频分辨率不高，易受到噪声干扰，会影响瞬时频率的提取。Wigner distribution(WD)由于有交叉项的存在，所以难以提取瞬时频率曲线。SST[8]利用压缩算子得到更为精细的时频谱图，同时允许信号重构，但是Iatsenko D发现SST具有较差的噪声鲁棒性[9]。

Yu G[10]提出了同步提取变换Synchro extracting Transform(SET)。SET做时频分析时具有分辨率高，能量集中的特点[11]，因此在提取瞬时频率曲线时精度更高。基于该方法的这一特点，本文将SET与阶比分析有机结合，提出基于SET瞬时频率估计的阶比分析，对轴承的变转速振动信号进行故障分析。……