主要内容

tsaresidual

时间同步平均信号的残余信号

描述

例子

Y= tsaresidual (Xfsrpm.订单计算剩余信号Y的时间同步平均(TSA)信号向量X使用抽样率fs,转速rpm.,以及需要过滤的命令订单.通过删除组件来计算剩余信号订单他们的和声来自X.您可以使用Y进一步提取旋转机械的状态指标,用于预测维修。例如,提取残差信号的均方根值有助于识别机器潜在故障随时间的变化。

例子

Y= tsaresidual (Xtrpm.订单计算剩余信号YTSA信号向量X在向量中具有相应的时间值t

例子

Y= tsaresidual (XTrpm.订单计算剩余信号Y储存在时间表中的TSA信号XTXT必须包含单个数字列变量。

例子

Y年代) = tsaresidual (___返回振幅谱年代剩余信号的Y年代振幅谱是用的归一化快速傅里叶变换(FFT)计算的吗Y

例子

___= tsaresidual (___名称,值允许您使用一个或多个名称-值对参数指定其他参数。您可以将此语法用于前面的任何输入和输出参数。

例子

tsaresidual (___在没有输出参数的情况下绘制原始和残留TSA信号的时域和频域图。

例子

全部收缩

考虑一个由装有振动传感器的电机驱动的六齿轮传动系统,如下图所示。电机轴上的齿轮1与齿轮2啮合,传动比为17:1。最终的齿轮比,即齿轮1和齿轮2和齿轮3和齿轮4之间的比率是51:1。齿轮5,也在电机轴上,以10:1的传动比与齿轮6啮合。电机转速为180rpm,振动传感器采样率为50khz。为了获得只包含齿轮5和齿轮6的啮合组件的信号,通过指定它们的齿轮比为17和51英寸,滤除齿轮1和2和,3和4的信号组件订单.与轴旋转(order = 1)相对应的信号分量总是隐式地包含在计算中。

RPM = 180;fs = 50e3;t =(0:1 / fs:(1/3)-1 / fs)';%样品时间OrderList = [17 51];f = rpm / 60 * [1 orderlist 10];

在实践中,您将使用诸如从加速度计获得的振动信号的测量数据。对于此示例,生成TSA信号X,这是安装在电机上的振动传感器的模拟数据。

X = sin2 *f(1)*t + sin2 *f(1)*t +...%电机轴转动及谐波3*sin(2* f(2) t) + 3*sin(2* f(2) t) +...%齿轮啮合振动和谐波齿轮1和24*sin(2* f(3)*t) + 4*sin(2* f(3)*t) +...%齿轮啮合振动和谐波齿轮3和42 * sin(2 *π* 10 * f (1) * t);齿轮5和齿轮6的啮合振动%

使用采样时间、转速和要过滤掉的网格顺序计算TSA信号的残差。

Y = tsaresidual (X, t, rpm, orderList);

输出Y是包含齿轮网信号和齿轮5和6的谐波的矢量。

在图中可视化残差信号,原始TSA信号及其幅度谱。

Tsaresidual(X,FS,RPM,OrderList)

图中包含2个轴。标题为残余信号的轴1包含2个类型为line的对象。这些对象代表原始信号,残余信号。标题为“顺序振幅谱”的轴2包含2个类型为stem的对象。这些对象代表原始信号,残余信号。

从振幅谱图中观察到以下分量:

  • 在第17阶的过滤组件及其在第34阶处的谐波

  • 在第51阶的第二滤波组件及其在102nd阶数处的谐波

  • 第10阶齿轮5和6的残余啮合分量

  • 在第一和第二订单处过滤的轴部件

  • 频谱图上的振幅与单个信号的振幅相匹配

在这个例子中,sineWavePhaseMod.mat包含相位调制正弦波的数据。XT是否有正弦波数据和时间表rpm.使用的是60 rpm。正弦波具有32 Hz的频率,并滤除未经调制的正弦波,使用32作为订单

加载数据和所需的变量。

加载(“sineWavePhaseMod.mat”“XT”“转”“订单”)头(XT, 4)
ans =4×1时间表时间数据______________ _______ 0 sec 0 0.00097656 sec 0.2011 0.0019531 sec 0.39399 0.0029297 sec 0.57078

请注意时间值XT是严格递增的、等距的、有限的。

计算残差信号及其幅度谱。设置价值'领域'“频率”由于订单处于Hz。

[Y S] = tsaresidual (XT, rpm命令,'领域'“频率”
Y =1024×1时间表时间数据______________ _________ 0秒2.552e-15 0.00097656秒0.051822 0.0019531秒0.10116 0.0029297秒0.14566 0.0039062秒0.18317 0.0048828秒0.21188 0.0058594秒0.23039 0.0068359秒0.23776 0.0078125秒0.2336 0.0087891秒0.21803 0.0097656秒0.19174 0.010742秒0.1559 0.011719秒0.11215 0.012695秒0.062503 0.013672SEC 0.0092782 0.014648秒-0.045032⋮
S =1024×1复杂-0.0000 + 0.00000 i -0.0000 + 0.00000 i -0.0000 + 0.00000 i -0.0000 + 0.00000 i -0.0000 + 0.00000 i⋮

输出Y是一个包含剩余信号的时间表,即相位调制信号,而年代是一个包含残差信号振幅谱的向量吗Y

在这个例子中,sineWaveAmpMod.mat包含调幅正弦波的数据。X是一个矢量,其振幅调制的正弦波数据在轴转速为60rpm时获得。未调制的正弦波的频率为32赫兹,振幅为1.0单位。

加载数据,绘制调幅TSA信号的残余信号X.为了获得剩余信号,指定频率为32hz in,滤除未调制的正弦波订单.设置价值'领域'“频率”

加载(“sineWaveAmpMod.mat”'X'“t”“转”“orderList”) tsaresidual (X, t, rpm, orderList,'领域'“频率”);

图中包含2个轴。标题为残余信号的轴1包含2个类型为line的对象。这些对象代表原始信号,残余信号。具有标题幅度谱的轴2包含2个型杆的物体。这些对象代表原始信号,残余信号。

从图中观察残差信号和原始信号的波形和幅值谱。

输入参数

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时间同步平均(TSA)信号,指定为向量。时间同步平均信号通过同步,重采样和平均来从长而相对周期的原始信号计算。有关TSA信号的更多信息,请参阅TSA.

时间同步平均是一种方便的复杂信号的背景噪声降低方法。它在集中能够从时域信号中提取的有用信息来有效,以进行预测维护。除了原始传感器数据之外,同步通常需要转速计脉冲信号。TSA信号描绘了在感兴趣的轴的单个旋转上等间隔的角度位置处的测量值。

时间同步平均(TSA)信号,指定为时间表。XT必须包含对应于TSA信号的单个数字列变量。时间值XT必须是严格递增的、等距的和有限的。

TSA信号的采样频率,单位为赫兹,指定为一个正标量。

TSA信号的采样时间指定为正标量或正值的向量。

如果t是:

  • 一个正标量,它包含样本之间的时间间隔或持续时间。您必须指定t作为一个持续时间多变的。

  • 一个正数向量,它包含对应于中的元素的采样时间X.时间值必须是严格递增的、等距的和有限的。您可以指定t作为一个要么持续时间多变的。

轴的转速,指定为正标量。tsaresidual使用一个带宽等于轴速度围绕感兴趣的频率,以过滤掉不希望的频率成分从TSA信号。对应于该频率的信号分量,即,订单= 1总是被过滤掉。

指定rpm.以每分钟转数为单位。

要从TSA信号中滤除的订单,指定为正整数的向量。通过在幅度谱图上观察它们来选择要从TSA信号中滤波的订单和谐波。例如,指定订单即齿轮系中已知的网格顺序,以滤除已知的部件及其谐波。有关更多信息,请参见找出并可视化一个复合TSA信号的残余信号.指定的单位订单通过为''.

名称值对参数

指定可选的逗号分隔的对名称,值参数。的名字参数名和价值是相应的价值。的名字必须出现在引号内。您可以以任何顺序指定多个名称和值对参数Name1, Value1,…,的家

例子:......,'numroatations',5

需要过滤的轴和齿轮啮合频率谐波的数量,指定为逗号分隔的对,由'numHarmonics.和一个正整数。修改的numHarmonics.“如果您的TSA信号包含超过两个已知的组件谐波以进行过滤。

TSA信号中的轴转动数,指定为逗号分隔对,由'NumRotations和一个正整数。修改的NumRotations'如果你的输入X要么XT包含多个驱动齿轮轴旋转的数据。函数使用'NumRotations,以确定在x轴上显示的旋转次数。过滤的结果是Y不受此值的影响。

单位的订单值,指定为逗号分隔对,由''以及以下之一:

  • “频率”,如果订单在订单以赫兹为单位的频率。

  • “秩序”,如果订单在订单指定为相对于值的旋转次数rpm..例如,如果从动齿轮的转速被定义为驱动齿轮转速的因数,则指定'“秩序”.另外,选择“秩序”如果你正在比较以不同速度运行的机器所获得的数据。

输出参数

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TSA信号的剩余信号,返回为:

  • 一个向量,当TSA信号被指定为一个向量时X

  • 一个时间表,当TSA信号被指定为一个时间表时XT

通过删除组件来计算剩余信号订单和轴信号随其各自的谐波而来X.您可以使用Y进一步提取旋转机械的状态指标,用于预测维修。例如,提取残差信号的根均方向值可用于识别随时间的变化,这表示潜在机器故障。了解更多信息Y计算,看到算法

剩余信号的振幅谱,以矢量的形式返回。年代是信号的归一化快速傅里叶变换吗Y年代与输入TSA信号的长度相同X.了解更多信息年代计算,看到算法

算法

残差信号

从TSA信号中计算残差信号,从信号频谱中去除以下内容:

  • 轴的频率及其谐波

  • 齿轮啮合频率及其谐波

通过计算离散傅里叶变换(DFT)并在指定频率处将频谱值设为零来去除频率。tsaresidual使用带宽等于围绕感兴趣的频率的轴速度,以过滤掉不希望的频率成分,如在[4]

振幅谱

剩余信号的幅值谱计算如下:

S = fft Y 长度 Y 2

这里,Y为残差信号。

参考文献

[1] McFadden,P.D.“通过啮合振动的时域平均值的信号处理来检查用于早期检测齿轮故障的技术。”航空推进技术备忘录434.澳大利亚墨尔本:航空研究实验室,1986年4月。

[2] Večeř, P., Marcel Kreidl, R. Šmíd。变速箱监测系统的状态指示器。Acta Polytechnica45.6(2005),第35-43页。

[3] Zakrajsek,J.J.,Townsend,D.P和Decker,H. J.“齿轮故障检测方法分析应用于点疲劳失效数据。”技术备忘录105950..美国国家航空航天局,1993年4月。

[4] Zakrajsek, James J。《齿轮啮合失效预测技术研究》。美国国家航空航天局克利夫兰OH刘易斯研究中心,1989年。不。nasa - e - 5049。

另请参阅

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