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基于频率成比例重分配线性Chirplet变换的时频分析方法

作者：岳子毫,裴帮,王征兵,等. 日期：2023-12-26/span> 浏览：183 查看PDF文档

基于频率成比例重分配线性Chirplet变换的时频分析方法*

岳子毫,裴帮*,王征兵,李志远,雷欢欢

(郑州机械研究所有限公司,河南郑州 450001)

摘要:齿轮故障信号具有典型的调制特征,其各个频率分量的瞬时频率轨迹具有成比例特征;同时,传统的时频方法存在时频能量集中度低、弱分量信号被淹没的问题。为此,提出了一种频率成比例重分配线性Chirplet变换(PFSRLCT)的时频分析方法。首先,修改了线性Chirplet变换,利用新的核函数来匹配信号的瞬时频率轨迹,以获得时频域表示,利用脊线搜索方法提取了时频脊线;然后,利用时频脊线和狄拉克函数构造了同步重分配算子,对所得到的时频结果进行了重分配,进一步提高了时频能量集中度;最后,利用模拟信号验证了PFSRLCT方法的有效性,并将其与其他方法进行了比较;此外又将该方法应用于实际齿轮箱故障信号的诊断,从所得到的时频结果中可以清楚地分辨出啮合频率fm及其谐波和边频带,所诊断出的故障类型与预设故障类型符合,验证了该方法的适用性。研究结果表明:PFSRLCT在处理具有瞬时频率轨迹成比例特征的信号时,显示出了良好的性能,在信噪比为-2dB~10dB时,所得的频率估计误差均小于0.01,在信噪比为-1dB时,所得Rényi熵仅为4.7451,均明显小于其他方法,证明该方法的噪声鲁棒性相较于其他方法更强,能量集中度更高;同时,该方法应用于实际齿轮故障信号时,所得Rényi熵仅为3.0698,明显低于其他方法,说明其可以获得更高的时频能量集中度,具有更好的表现能力。

关键词:地铁齿轮故障诊断;频率成比例重分配线性Chirplet变换;时频分析方法;故障信号调制;脊提取;时频重分配

中图分类号:TH132.41文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)12-1823-12

岳子毫,裴帮,王征兵,等.基于频率成比例重分配线性Chirplet变换的时频分析方法［J］.机电工程,2023,40(12):1823-1834.

YUE Zihao, PEI Bang, WANG Zhengbing, et al. Time-frequency analysis method of frequency proportional reassignment linear Chirplet transform［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(12):1823-1834.