故障诊断基础1-2章.ppt

3 常用的窗函数 1）矩形窗 2）三角窗 3）汉宁窗 常用窗函数 ③ 检测信号中有无周期成分 理想的周期信号的尖谱是脉冲函数，但实际信号我们只能对其取有限长度进行分析（截断），截断后的周期信号频谱特点为： 谱线高度有限； 谱线宽度无限小。 周期成分以陡峭的有限峰值的形态出现。 故障诊断实例 故障诊断实例 132KW造气鼓风机，转速为2950r/min，强烈振动而不能正常运行。 轴承振动加速度谱 水平 垂直 40 2950r/min f=49.1Hz 此图为最靠近叶轮的轴承（1#测点）的加速度谱。 2.4.2调制与解调 调制可分为：调幅（AM）、调频(FM)、 调相(PM) 调制—使一个信号的某些参数在另一信号控制下而发生变化的过程。前一信号称为载波（一般是较高频率的交变信号），后一信号（控制信号）称为调制信号（即为测试信号）。其输出是已调制波。最终从已调制波中恢复出调制信号的过程，称为解调。 调制与解调 1 目的：调制的目的是解决微弱缓变信号的放大及传输;解调的目的是把调制的信号恢复为原信号。 先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大，最后再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变信号。 例：交流电桥 Vin Vo R1 R3 R2 R4 2 种类 调制信号 x(t) 0 t 载波信号 z(t) 0 t a) 幅度调制(AM) b) 频率调制(FM) c) 相位调制(PM) 3 幅度调制 调幅是将一个高频正弦信号（或称载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化． 缓变信号 调制 高频信号 放大 放大高 频信号 解调 放大缓变信号 幅度调制与解调过程（波形分析） x(t) 乘法器 x m(t) 放大器 乘法器 滤波器 x(t) z(t) z(t) 幅度调制与解调过程（数学分析） 乘法器 放大器 x(t) z(t) x m(t) 乘法器 滤波器 z(t) x(t) 实验：同步调制与解调实验 上述调制方法，将信号x(t)直接与载波z(t)相乘．这种调幅波具有极性变化，解调时必须再乘与z(t)相位相同的z’(t) 方能复原出原信号，故称同步解调． 4 频率调制 调频是利用信号x(t)的幅值调制载波的频率，或者说，调频波是一种随信号x(t)的电压幅值而变化的疏密度不同的等幅波. 频率调制与解调过程 乘法器 放大器 z(t) x m(t) 乘法器 滤波器 z(t) x(t) x(t) 优点：抗干扰能力强。 因为调频信号所携带的信息包含在频率变化之中，并非振幅之中，而干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中． 缺点：占频带宽度大，复杂 调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的20倍；调频系统较之调幅系统复杂，因为频率调制是一种非线性调制。 案例：铁路机车调度 信号检测 调制频率8.5Hz，绿灯 调制频率23.5Hz，红灯 滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分．滤波器的这种筛选功能在故障诊断技术中可以起到消除噪声及干扰信号等作用，在自动检测、自动控制、信号处理等领域得到广泛的应用。 2.4.3 信号的滤波　 通频带0--fc 通频带fC--? 高通滤波器的幅频特性可以看作为低通滤波器做负反馈而得到. 1 滤波器分类（根据滤波器的选频作用分） 通频带fC1--fC2 通频带0--fC1与fC2--? （阻带: fC1 --fC2） 带阻滤波器是低通和高通滤波器的组合。 带通滤波器的幅频特性可以看作为带阻滤波器做负反馈而获得； 2 实际滤波器 　 理想滤波器是不存在的，实际滤波器幅频特性中通带和阻带间没有严格界限,，存在过渡带。 0 f A 3.信号的滤波几个参数的关系　 0 f fc1 fc2 A0 0.707A0 B Q=fm / B 带宽B和品质因数Q、中心频率fm fm 纹波幅度d 1)截止频率fc：0.707A0所对应的频率． 2)带宽B和品质因数Q、中心频率fm：下面两截止频率间的频率范围称为带宽。中心频率和带宽之比称为品质因数 。 3)纹波幅度d：绕幅频特性均值A0波动值 带通滤波器主要参数　 算术中心频率fm 几何中心频率fm 品质因数 带宽 由案例提炼的典型实验：钢管无损探伤 滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警 的峰值不在 处，其峰值偏离原点的位置反映了两信号时移的大小， 相关程度最高