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申请/专利权人：苏州微著设备诊断技术有限公司

摘要：一种基于阶次边带乘积谱的齿轮健康监测指标构造方法，先使用计算阶次跟踪技术对测得振动加速度信号进行角度域重采样，并对重采样信号进行傅里叶变换得到阶次谱；再根据阶次分辨率和齿数信息，使用阶次谱计算阶次边带乘积谱，并以轮齿故障特征阶次为中心设计一个矩形窗，在阶次边带乘积谱中抓取对应轮齿故障信息；最后进行健康监测指标计算，并依托基于数据驱动的统计学习方法建立报警阈值自学习方法；本发明通过阶次边带乘积谱技术有效地抑制了带内噪声对监测指标构造的影响，所提出的报警阈值自学习方法简洁通用，避免了对专业技术人员的依赖，实现了齿轮传动实时健康监测及其阈值自设定功能。

主权项：1.一种基于阶次边带乘积谱的齿轮健康监测指标构造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，采集得到齿轮传动振动加速度信号序列vn以及齿轮传动轴的转速脉冲信号序列pn；步骤二，通过设定脉冲阈值T，提取转速脉冲信号序列中的脉冲沿所对应的时刻，脉冲沿计存方式包括上升沿和下降沿两种，具体计算公式如下：tpuppern＝i+1Fss.t.pi＜Tpi+1＝T，i＝1，2，3，…，Ntplowern＝i+1Fss.t.pi＞Tpi+1＜＝T，i＝1，2，3，…，N上述公式中，tpuppern和tplowern分别代表计算得到的上升沿和下降沿脉冲时刻序列，Fs表示信号采样频率，N为转速脉冲信号序列的总点数，并利用计存的脉冲时刻序列对振动加速度信号序列vn进行键相截齐，得到经键相截齐后的振动加速度信号序列vcn；步骤三，根据脉冲时刻序列的总点数计算脉冲时刻转轴转过的弧度，Ap＝L×2πppr，其中Ap代表脉冲时刻内转轴转过的弧度，L为脉冲时刻序列总点数，ppr代表每转一圈所产生的脉冲个数；在[0，Ap]区间内，按照Δθ进行等角度间隔划分，生成重采样弧度序列AngArrn，其中Δθ＝πorder，order＝2×km×om，order代表最大可分辨阶次，km和om分别代表待计算啮合阶次阶数和啮合阶次；步骤四，对脉冲时刻序列进行归零化处理，即对脉冲时刻序列中所有时刻对应的值减去序列中第一个时刻对应的值，并根据脉冲时刻序列总点数L计算脉冲时刻对应的弧度序列，即脉冲弧度序列AngPn，AngPn＝0：1：L-1×2πppr；步骤五，使用线性内插技术，根据已知的脉冲时刻序列tpn、脉冲弧度序列AngPn和重采样弧度序列AngArrn，按下述原理公式计算重采样时刻序列tangn， 式中Num表示插值后重采样时刻序列的总点数，tang1＝tp1，tangNum＝tpNum；步骤六，根据步骤二得到的振动加速度信号序列vcn，利用采样频率Fs计算对应的时刻序列tcn，tcn＝0：1：lengthvcn-1Fs，式中length·表示求长度运算符，进而利用vcn、tcn和tangn根据步骤五中的线性内插技术原理求得等角度间隔重采样之后的重采样信号序列van；步骤七，对步骤六中得到的重采样信号序列van，根据下述公式执行离散傅里叶变换，式中Ok即为所求阶次谱序列；步骤八，从阶次谱序列当中提取各阶啮合阶次及两侧边带，进行加权求和并翻转；步骤九，利用步骤八得到的单边加权和序列进行乘积谱运算，即阶次边带乘积谱技术，计算方法如下：式中OSPSk即为所求阶次边带乘积谱；步骤十，使用步骤九求得的阶次边带乘积谱构造齿轮健康监测指标，其计算公式如下：CI＝log21+sumOSPSwin， 上述公式中，CI表示构造的齿轮健康监测指标，OSPSwin表示阶次边带乘积谱中使用矩形窗截取的一段，α表示阶次系数，Of表示待监测故障阶次，sum·表示累加求和运算符；步骤十一，使用基于数据驱动的统计学习方法，设定齿轮健康监测指标报警阈值。

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