.438 北京科技大学学报 第30卷 分离得到两个分离信号y1和y2,如图4所示、与 性所带来的影响，即分离信号y1和y2,与真实源信 图2对比，不难发现源信号都很好地分离出来， 号s1和s2相比，在幅度上有差异，且排列顺序也 对比图2和图4，可以看到ICA的两个不确定 不同 (a) (b) 2 0 -1 2 -3 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 时间/s 时间s 图4仿真实验中分离信号时域.(a)y1;(b)y2 Fig.4 Time domain of separated signal in simulated experiment:(a)y:(b)y2 号，采样频率为4096z,采样点数为4096. 4 实验分析 测点1令 P测点2 使用如图5所示的齿轮实验台进行齿轮断齿故 障的模拟实验，声信号采集采用B&K公司的 哦合齿轮 3560C系统及配套的4190和4191声传感器.实验 时采用近声场测量，两个测点距离声源大约0.3m, 分别位于声源的左上方和右上方（如图6所示）·其 图6测点位置图 中x1为测点1的采样信号，x2为测点2的采样信 Fig.6 Position of the points 测量电机转速为1463rmin1,齿轮箱主动轴 转速为1107rmin1,计算得到齿轮副的特征频率 见表1， 张紧 装置 表1特征频率 测点1oo Table 1 Characteristic frequency 冬 电机轴的 主动轴的旋 从动轴的旋 齿轮副 旋转频率 转频率，f: 转额率，∫p 啮合频率 24.4 18.5 12.3 369.0 1一电机；2-联轴节；3一轴承座：4一皮带轮：5一齿轮箱：6一主动 轴：7一啮合齿轮 图7是测得的齿轮断齿故障原始声信号的时域 图5齿轮实验台结构图 图.齿轮发生断齿故障会引起周期性的冲击，但图 Fig.5 Structure of the gear test bed 中并看不到明显的周期性冲击成分 1.5 (a) 15 1.0 1.0 -1.0 -1.0 50 0.2 0.8 -1.5 0.4 0.6 1.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 时间/s 时间s 图7断齿时故障声信号时域.(a)x1;(b)x2 Fig.7 Time domain of broken gear acoustic signal:(a)x1:(b)x2 图8和图9分别为齿轮断齿故障原始声信号经 上369z处的值几乎不可见，经分析可以得出结 独立分量分析后所得分离信号的时域图和频域图， 论：分离信号y1主要成分为齿轮啮合所产生的声信 y1和y2为两个分离信号，从图9的y1频域图上可 号，而分离信号y2主要成分为背景噪声，图10(a, 见齿轮的啮合频率369业非常明显，而y2频域图 b)分别为对分离信号y1作自相关处理后的时域图分离得到两个分离信号 y1 和 y2‚如图4所示．与 图2对比‚不难发现源信号都很好地分离出来． 对比图2和图4‚可以看到 ICA 的两个不确定 性所带来的影响‚即分离信号 y1 和 y2‚与真实源信 号 s1 和 s2 相比‚在幅度上有差异‚且排列顺序也 不同． 图4 仿真实验中分离信号时域．（a） y1；（b） y2 Fig．4 Time domain of separated signal in simulated experiment：（a） y1；（b） y2 4 实验分析 使用如图5所示的齿轮实验台进行齿轮断齿故 障的模拟实验．声信号采集采用 B＆K 公司的 3560C 系统及配套的4190和4191声传感器．实验 时采用近声场测量‚两个测点距离声源大约0∙3m‚ 分别位于声源的左上方和右上方（如图6所示）．其 中 x1 为测点1的采样信号‚x2 为测点2的采样信 1－电机；2－联轴节；3－轴承座；4－皮带轮；5－齿轮箱；6－主动 轴；7－啮合齿轮 图5 齿轮实验台结构图 Fig．5 Structure of the gear test bed 号‚采样频率为4096Hz‚采样点数为4096． 图6 测点位置图 Fig．6 Position of the points 测量电机转速为1463r·min —1‚齿轮箱主动轴 转速为1107r·min —1‚计算得到齿轮副的特征频率 见表1． 表1 特征频率 Table1 Characteristic frequency Hz 电机轴的 旋转频率 主动轴的旋 转频率‚f r 从动轴的旋 转频率‚f p 齿轮副 啮合频率 24∙4 18∙5 12∙3 369∙0 图7是测得的齿轮断齿故障原始声信号的时域 图．齿轮发生断齿故障会引起周期性的冲击‚但图 中并看不到明显的周期性冲击成分． 图7 断齿时故障声信号时域．（a） x1；（b） x2 Fig．7 Time domain of broken gear acoustic signal：（a） x1；（b） x2 图8和图9分别为齿轮断齿故障原始声信号经 独立分量分析后所得分离信号的时域图和频域图‚ y1 和 y2 为两个分离信号．从图9的 y1 频域图上可 见齿轮的啮合频率369Hz 非常明显‚而 y2 频域图 上369Hz 处的值几乎不可见．经分析可以得出结 论：分离信号 y1 主要成分为齿轮啮合所产生的声信 号‚而分离信号 y2 主要成分为背景噪声．图10（a‚ b）分别为对分离信号 y1 作自相关处理后的时域图 ·438· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷