D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2013.05.017 第35卷第5期 北京科技大学学报 Vol.35 No.5 2013年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2013 改进的谱相关分析方法及其在故障诊断中的应用 路俏俏12)，黎敏1)区，王晓景) 1)北京科技大学机械工程学院，北京100083 2)鞍钢股份有限公司，鞍山114021 通信作者，E-mail:limin@ustb.edu.cn 摘要提出一种基于峭度能量的谱相关分析方法.它利用每个循环频率切片的峭度值来衡量该循环频率的调制能力， 并以此作为加权因子进行循环颍率的能量累积，最终实现故障特征的有效提取。相对于传统的谱相关分析方法，本文方 法降低了信号中多倍频谐波对故障特征频率的干扰，能更清晰准确地提取出故障频率特征.利用传统的谱相关分析方 法、本文方法和共振解调三种方法对仿真信号、低速重载试验台的滚动轴承外圈故障信号进行分析，证明了本文方法的 有效性. 关键词信号处理；谱密度：滚动轴承：故障诊断 分类号TH165+.3 Improved method of spectral correlation density and its applications in fault diagnosis LU Qiao-giao,2),L1Mim2)区，WANG Xiao-jing） 1)School of Mechanical Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)Angang Steel Co.Ltd.,Anshan 114021,China Corresponding author,E-mail:limin@ustb.edu.cn ABSTRACT A new spectral correlation density method based on kurtosis energy is proposed in this article.In the method the kurtosis of every slice along the cyclic frequency axis is calculated and used as the weight coefficient to evaluate the modulation ability of the corresponding cyclic frequency,and then the fault feature is effectively extracted by energy accumulation of the cyclic frequency.Compared with the traditional spectral correlation density (CSD) method,the proposed method has great performance of reduction the influence of multiple-frequency harmonics on the characteristic fault frequency,so the fault feature is extracted more clearly and accurately.Simulation signals and the fault signals from the outer ring of a rolling bearing in a low-speed and heavy-duty test bed have been analyzed by CSD. the proposed method and resonance demodulation.The analysis results prove that the proposed method is effective. KEY WORDS signal processing;spectral density:rolling bearings;fault diagnosis 作为机械设备中应用最广泛的零件之一，滚动 该方法更适用于中后期的故障诊断：而在滚动轴承 轴承的故障诊断是设备状态监测中的重要组成部 故障的早期，由于故障引起的能量往往被淹没在噪 分.由于机械回转运动所具有的周期性，当滚动轴声中，该方法难以准确提取出故障特征 承发生故障时，将产生周期性的冲击，极大地影响 针对滚动轴承发生故障时所具有的非平稳特 机械设备的正常运行 征，小波变换的方法被逐渐应用到了滚动轴承的故 共振解调是常用的滚动轴承故障诊断方法之 障诊断之中).小波变换的实质是一种窗口可调的 一，主要是通过希尔伯特变换达到解调目的.共振傅里叶变换，即通过小波基的尺度因子和时移因子 带选择的合适与否直接影响了共振解调的结果，且 的变换，将信号分解到不同频带中来观察信号.由 收稿日期：2012-10-25 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51004013)：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20090006120007)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 改进的谱相关分析方法及其在故障诊断中的应用 路俏俏‘‚‚黎 敏‘回‚王晓景‘ 北京科技大学机械工程学院‚北京 鞍钢股份有限公司‚鞍 山 困 通信作者 ‚ 一 摘 要 提出一种基于峭度能量的谱相关分析方法 它利用每个循环频率切片的峭度值来衡量该循环频率的调制能力‚ 并以此作为加权因子进行循环频率的能量累积‚最终实现故障特征的有效提取 相对于传统的谱相关分析方法‚本文方 法降低了信号中多倍频谐波对故障特征频率的干扰‚能更清晰准确地提取出故障频率特征 利用传统的谱相关分析方 法 、本文方法和共振解调三种方法对仿真信号 、低速重载试验台的滚动轴承外圈故障信号进行分析 ‚证明了本文方法的 有效性 关键词 信号处理 谱密度 滚动轴承 故障诊断 分类号 五‘ 。一。乞。‘‚‚五了城 ‘困‚洲 万‘爪 口乞。‘ ‚ 盯 ‚ ‚ ‚ 困 ‚ 一 忍 一 ‚ 价 盯 ‚ 一 ‚ 一 一 ‚ ‚ 作为机械设备 中应用最广泛的零件之一 ‚滚动 该方法更适用于中后期的故障诊断 而在滚动轴承 轴承 的故 障诊 断是设备状态监测 中的重要组成部 故障的早期 ‚由于故障引起的能量往往被淹没在噪 分 由于机械 回转运动所具有 的周期性 ‚当滚动轴 声中‚该方法难以准确提取 出故障特征 承发生故障时‚将产生周期性的冲击 ‚极大地影响 针对滚动轴承 发生故 障时所 具有 的非平稳特 机械设备 的正常运行 征 ‚小波变换的方法被逐渐应用到 了滚动轴承 的故 共振解调是常用 的滚动轴承 故障诊断方法之 障诊断之 中 川 小波变换的实质是一种 窗口可调的 一 ‚主要是通过希尔伯特变换达到解调 目的 共振 傅里叶变换‚即通过小波基的尺度 因子和时移因子 带选择的合适与否直接影响了共振解调的结果‚且 的变换 ‚将信号分解到不 同频带 中来观 察信号 由 收稿 日期 一 一 基金项 目 国家 自然科学基金资助项 目 高等学校博士学科点专项科研基金资助项 目 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2013．05．017