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毕业论文 时间序列高阶谱在调速阀故障诊断（共49页，30478字）
摘 要
目前机械故障诊断中主要采用均值、方差、自相关函数和功率谱密度等这些基于二阶统计量的平稳随机信号分析方法。然而这些分析方法是以假设信号是最小相位信号为前提的，基本上属于线性信号分析方法，对振动产生的非线性、非高斯特征信号来说，具有明显的局限性和不足。实际的振动信中不仅包含振幅信息，也包含相位信息。此时，这些基于二阶统计量的平稳随机信号分析方法无法分辨最小相位信号，而高阶谱包含了信号的相位信息。高阶谱技术是处理非线性、非高斯信号的有力工具，它能有效地消除信号中的高斯噪声，在反映信号能量的同时，还保留了信号的相位信息。而在高阶谱分析中，双谱具有高阶谱的所有特性，并且它的阶次是最低的，计算量也是最小的。
本文将时间序列高阶谱分析应用于调速阀的故障诊断中，为液压故障提供了一种新的实时检测方法。利用双谱对调速阀的振动信号进行分析，从实验可找出正常及不同故障情况下振动信号的双谱幅值图具有的明显的可区分性，据此可以提取调速阀的故障信息，从而为进一步的精确故障判别提供有力依据。
本文涉及的主要内容如下：
介绍了机械故障的目的、意义及发展趋势并对液压系统故障作了概述，介绍了液压系统常见故障及故障特点与排除故障的步骤；简要介绍了LabVIEW虚拟仪器的特点、构成、在故障诊断中的应用以及振动测试分析；介绍了液压系统调速阀的工作原理并附三维图、二维工作原理图以及整个实验流程图；介绍了时间序列、高阶谱的定义以及双谱的定义、性质及非参数化估计并运用MATLAB软件实现时间序列高阶谱对调速阀的故障信号分析：（1）不同故障类型的双谱特性比较；（2）同一故障类型不同调速阀阀口大小时的双谱特性比较;最后针对不同图形表现出的特征作出总结，验证了双谱分析在故障诊断中的实用性和重要性，同时也表明了LabVIEW虚拟仪器用于振动信号测试为双谱分析提供的大量数字信息进行故障诊断是行之有效的。
关键词：故障诊断，时间序列，高阶谱，双谱， LabVIEW，调速阀，信号分析
目 录
第一章 绪论 3
1.1 机械故障诊断概况 3
1.1.1机械故障诊断的研究现状及发展 3
1.1.2机械设备故障诊断的意义及目的 3
1.2液压系统故障诊断 4
1.2.1液压设备故障诊断技术概述 4
1.2.2液压系统常见故障 4
1.2.3液压系统故障的特点 5
1.2.4液压系统故障排除步骤 5
1.3本文涉及的内容 6
第二章 振动测试 7
2.1 Lab VIEW简介 7
2.1.2什么是Lab VIEW 7
2.1.2 Lab VIEW虚拟仪器的特点 7
2.1.3 Lab VIEW虚拟仪器的构成 8
2.2基于Lab VIEW的虚拟仪器技术在故障诊断中的应用 9
2.3 基于Lab VIEW的振动测试分析 9
2.3.1振动测试分析系统的组成及工作原理 9
2.3.2振动测试系统软件结构及各模块重要功能 10
2.3.3振动测试系统的程序实现 10
第三章 液压系统调速阀的动态测试 14
3.1液压系统原理图 14
3.2调速阀工作原理 15
3.3调速阀立体图及动态演示 16
3.3.1调速阀的三维立体图 16
3.3.2调速阀的动态演示 16
3.4调速阀故障制造 16
3.5整个实验流程图及实验步骤 17
第四章MATLAB振动信号分析 19
4.1 MATLAB简介 19
4.2振动信号预处理 20
4.3时间序列高阶谱分析 22
4.3.1什么是时间序列 22
4.3.2高阶谱的定义 22
4.3.3高阶谱振动信号分析 22
4.3.4双谱的定义及性质 23
4.3.5非参数化双谱估计 24
4.4 实验研究 25
4.5 结论 38
第五章 总结 39
第六章 结束语 41
致谢
参考文献
附录