三維調(diào)制譜分析方法

1、三維調(diào)制譜分析方法三維調(diào)制譜分析方法調(diào)制譜分析在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障部位的判斷及損傷程度的評(píng)定中起著重要作用。例如，齒輪在運(yùn)行過程中產(chǎn)生了損傷或者故障時(shí)，其嚙合頻率與故障頻率產(chǎn)生了調(diào)制，表現(xiàn)為振動(dòng)響應(yīng)的幅值產(chǎn)生變化。此時(shí)，嚙合頻率是載波頻率，故障齒輪的轉(zhuǎn)頻及其倍頻是調(diào)制頻率，它們?cè)趪Ш项l率的兩旁產(chǎn)生邊頻分量。從振動(dòng)信號(hào)中提取調(diào)制信息，分析調(diào)制頻率以及調(diào)制深度就可以判斷齒輪箱產(chǎn)生故障的部位和損傷程度。本文給出兩種不同的方法，實(shí)現(xiàn)調(diào)制頻率，載波頻

2、率（或時(shí)間軸）以及調(diào)制深度的測(cè)量，并以三維色譜圖的形式展現(xiàn)。1基本理論當(dāng)兩個(gè)或者多個(gè)不同頻率的聲波相互疊加時(shí)，其周期性的相位變化會(huì)導(dǎo)致疊加后的聲波周期性地產(chǎn)生相長(zhǎng)或相消干涉，從而形成了振幅起伏的現(xiàn)象；振幅的起伏度我們稱之為調(diào)制度。圖1展現(xiàn)了兩個(gè)頻率相近的正弦波相互疊加時(shí)域波形圖.圖1a為聲源1的波形，頻率為100Hz圖1b為聲源2的波形，頻率為120Hz圖1c為兩個(gè)聲源相互疊加的波形，其包絡(luò)譜的頻率即為調(diào)制頻率20Hz。圖1a)聲源1的

3、時(shí)域波形b）聲源2的時(shí)域波形c)聲源1和聲源2的頻率的組成的復(fù)合信號(hào)，調(diào)制頻率20Hz任意兩個(gè)或者兩個(gè)以上的頻率的信號(hào)都可以形成調(diào)制信號(hào)，調(diào)制頻率為40Hz的信號(hào)可以由頻率為500Hz和540Hz的信號(hào)調(diào)制而成，也可以由1000Hz和1040Hz的兩個(gè)信號(hào)調(diào)制而成。2調(diào)制譜分析方法2.1希波爾特變換調(diào)解2.2基于兩次FFT法除了經(jīng)典的Hilbert調(diào)制解調(diào)法，我們也可以對(duì)信號(hào)的FFT頻譜進(jìn)行再次的FFT變換得到調(diào)制信號(hào)的頻譜[3]。首先

4、對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行FFT變化，得到信號(hào)的時(shí)頻三維圖：每個(gè)頻率的頻譜時(shí)間圖就表示了相應(yīng)的載波信號(hào)的包絡(luò)。對(duì)每個(gè)頻率的頻譜時(shí)間圖進(jìn)行FFT變換就是調(diào)制信號(hào)的頻譜：式中：m——調(diào)制頻率的下標(biāo)；M——對(duì)每個(gè)頻率的頻譜時(shí)間歷程進(jìn)行FFT變換的線數(shù)；調(diào)制率：對(duì)每次FFT變化后每根線的頻譜幅值與第0根線的頻譜幅值的比值就是調(diào)制率。調(diào)制分析的頻率分辨率和能夠分析的頻率上限分別為：從式（9）和式（10）可以看出，調(diào)制分析頻率的上限和第一次FFT的上限以及FF