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基于累加式实时串并联变换算法的机械故障声学监测方法

作者：祝洲杰,杨金林,毛鹏峰. 日期：2024-03-06/span> 浏览：1422 查看PDF文档

基于累加式实时串并联变换算法的机械故障声学监测方法*

祝洲杰1,杨金林2,毛鹏峰3

(1.浙江机电职业技术学院智能制造学院,浙江杭州 310053;2.浙江理工大学机械工程学院,

浙江杭州 310018;3.中杭监测技术研究院有限公司,浙江杭州 310022)

摘要:针对基于物联网(IoT)的冲压机床故障监测问题,为了降低冲压机床故障监测的计算复杂度,并提高其低频识别的精度,提出了一种无需机器学习技术的实时性机械故障声学监测方法,即基于累加式实时串并联变换算法的机械故障声学监测方法。首先,研究了物联网场景中冲压机床声学低频分析的必要性,并给出了声学信号的表达式;然后,针对频率轴上多个周期信号重叠导致参数估计较为困难的问题,提出了一种累加式实时串并联变换算法,将输入的采样序列馈入多个具有不同输出端口的串并转换器,从累加的波形中检测出最大绝对值,并进行了比较;最后,通过样本时隙划分,将累加式实时串并联变换算法应用于机械故障监测;通过仿真和冲压机床实机测试,对累加式实时串并联变换算法和实时性机械故障声学监测方法的有效性进行了验证。研究结果表明:在无需大量信号样本的情况下,使用累加式实时串并联变换算法有利于提高低频带的识别精度;在直方图相关性方面,累加式实时串并联变换算法和Morlet小波变换具有相同的性能,且均明显优于短时傅立叶变换;同时,尽管累加式实时串并联变换算法需要的加法总数比Morlet小波变换多2.5倍,但是乘法总数减少了20447%,大幅减少了计算的复杂度。
关键词:机械故障监测;冲压机床;累加式实时串并联变换算法;串并转换器;低频识别精度;计算复杂度
中图分类号:TH17;TG385.1;TP206.3文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)02-0364-07

祝洲杰,杨金林,毛鹏峰.基于累加式实时串并联变换算法的机械故障声学监测方法［J］.机电工程,2024,40(2):364-370.
ZHU Zhoujie, YANG Jinlin, MAO Pengfeng. Acoustic monitoring method for mechanical faults based on accumulative real time series-parallel transformation algorithm［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,40(2):364-370.