王谊

摘要：针对机械轴承早期故障诊断提出了多稳随机共振检测方法。分析了系统参数对多稳系统结构的影响，研究了高斯噪声背景下基于多稳随机共振的微弱信号检测方法。采用平均输出信噪比作为衡量指标，以多频微弱信号为待测信号进行数值仿真，并将其应用于滚动轴承故障信号检测中，实验结果均表明，该方法对早期故障振动信号具备准确的诊断能力，为其应用于工程实践奠定了基础。

Abstract： A multi-stable stochastic resonance detection method is proposed for early fault diagnosis of electromechanical equipment. The effect of the system parameters on the structure of the multi-stable system is analyzed， and the weak  signal detection method based on multi-stable stochastic resonance in the Gaussian noise background is studied. The average output signal-to-noise ratio is used as a measurement index， and the multi-frequency weak signal is tested for numerical simulation. The method is applied to the rolling bearing failure signal detection. The experimental results show that the method has accurate diagnosis ability for early fault vibration signals， which lays the foundation for its application in engineering practice.

關键词：多稳态随机共振;故障诊断;机电设备

Key words： multi-stable stochastic resonance;fault diagnosis;electromechanical equipment

中图分类号：TK407                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）06-0145-02

0  引言

近年来，随着智能制造技术的迅速发展，机械设备向着大型、精密化发展，设备结构之间的耦合越来越强，其动态行为越来越复杂。同时，机械结构的故障会带来较大的经济损失和人员伤亡，因此机械轴承早期故障监测具有重要的工程应用价值。

随机共振是目前使用较为广泛的非线性检测方法[1]。单稳态与双稳态随机共振在机械故障诊断、超声信号检测及图像增强等领域有诸多应用[2-4]。但在待测信号非常弱的条件下，以上两种方法的检测效果较差，因此多稳态随机共振的研究逐渐开展。本文通过研究多稳态随机共振对于高频多频信号的检测效果，并将其应用于滚动轴承的振动故障检测。

1  多稳随机共振模型

多稳随机共振模型可用具有三势阱性质的非线性郎之万方程来描述[5]，其实质为一个过阻尼粒子受到外作用力和外加噪声同时作用下在三个势阱中所做的运动。……