连续小波变换在机械故障定位检测中的应用_戴悟僧

一九九七年第一期

上海第二工业大学学报

JO U RN A L O F SHA N GHA I SECO ND PO LY T ECHN IC U N IV ERSIT Y

N o.1

1997

连续小波变换在机械故障定位检测中的应用

戴悟僧　朱常青　吴小滔　洪晓欧

(电子电气工程系)

摘　要　本文从实用角度介绍连续小波变换的主要特性。实例表明在故障定位检测中,其性能

优于谱分析,A R(P)建模及匹配滤波。

关键词　小波变换;信号处理;故障检测1

小波变换(w avelet tr ansfor m)是近几年发展起来的应用数学分支。是傅里叶变换发展的新阶段。与传统傅氏变换相比,小波变换具有良好局域化特性与逼近性。因此很快地广泛用于各种非平稳信号分析,取得令人兴奋的结果。

称W(t)是母小波函数,其傅氏变换7(X)必须满足“容许条件”,即

R ?7(X)?2

X d X<∞(1)

设x(t)∈L2(R),则x(t)的连续小波变换定义为

WT x(a,S)=1

a

x(t)?W*(

t-S

a

)dt(2)

式中a>0是尺度因子,S反映位移,上标*代表取共轭。

由卷积定义,(2)式可改写为

WT x(a,S)=1

a

x(t)*W(-

t

a

)(3)

这表明小波变换可以看作一系列(不同a值)的带通滤波器7(a X)对信号进行滤波。另一方面,由互相关与卷积的关系可知(3)式也反映了在不同尺度下信号与小波函数的互相关,因此当待分析信号与母小波愈接近,信号在时间——频率域能量分布愈集中,反之,信号能量在时间——频率域展布范围愈大。图3、4实例检测中也证明了这一点。

总之小波变换具有多尺度(多分辨率)的特点,可以由粗及精地逐步分析信号。而且由(1)式可知小波变换将信号的时域和频域特性同时表示出来。从频率轴上看是不同a值(即不同中心频率)的带通滤波器处理结果,从时间轴上看表现的是信号各局部时段的处理结果。两者结合起来就有可能在某一尺度下在一定范围内把信号特征加以突出。而在傅氏变换中大多数的时间信息是不易得到的。

振动信号分析是机械运行状态监测的重要手段,而瞬变信号往往反映了重要的故障信息,如裂1本文1995年11月20日收到

纹,剥蚀,脱落、松动和断裂等会引起脉冲性、随机性的振动,而且往往是调幅、调频以及附加各种干扰噪声的综合表现。因此机械故障信号具有低能短暂瞬变的特点。一般的谱分析适用于频率成分集中、且持续时间较长的信号;相关,AR(P)建模与匹配滤波的有效性又与先验知识有关;而小波分析则适用于无先验知识的短暂瞬态。因此小波变换为机械故障定位检测提供了一种新的有效手段。

为了验证这一点,先举一个仿真例子。在扭振曲线(最大幅值为5)中,人为在t =200m s 处加上持续时间为30m s 的仿真故障(高斯包络调制的2HZ 正弦波)其峰值为4,再迭加幅值为(0～7)的随机噪声,其时域曲线如图1所示。可见扭振曲线和故障信号都淹没在噪声之中。

对x (t )进行小波变换,采用Mor let 小波

W (t)=e -t 濏??e j X 0t

取X 0=12.5保证了“容许条件”(1)式成立。处理结果如图2所示,可见在尺度a= 1.00,时间在t=200ms 处,故障信号明显突出,而在其它尺度下,信号能量分布广且不明显。为了比较,图3给出了一般谱分析(FFT )的分析结果,可见它只显示出扭振曲线各次谐波成分,而故障信号并没有捕捉

到。

图1　x (t)

作者在拙作[3]中利用时间序列反卷积原理研讨了齿输系(箱)的故障定位检测。在AR(P)建模中、发现阶数P 的确定的稳定性与先验知识多少有关。采用小波分析可大大改进这一算法。仅列出其中一个齿轮为例说明。

设x 3(t)为已求出的第三个齿轮噪声(振动)信号(详见[3]该轮齿数为22转速为4.5HZ (272.7rpm),啮合频率为f 3=100HZ.对x 3(t)进行小波变换,采用M orlet 小波,结果如图4所示,其中第一行为x 3(t ),在a =1.40,t =105m s 处故障信号最突出,其对应齿数N =tf 3=10,结果与[3]一致。显然比AR(P)反卷积算法方便有效。

38 上海第二工业大学学报 1997年　第1期

图2　x (t)及其在不同尺度a

下的小波变换。

图3　x (t )的傅氏变换

39

连续小波变换在机械故障定位检测中的应用

图4　在不同尺度下小波变换

参　考　文　献

1刘贵忠、邸双亮.小波分析及应用.西安电子科学出版社,1992.5

2耿中行、屈梁生.小波包原理及其在机械故障诊断中的应用.信号处理,1994,10(4)

3戴悟僧、安邦建.用时间序列分析法研究齿轮系(箱)故障诊断.数理统计与应用概率,1988,3(3)

4高静怀等.地震资料处理中小波函数的选取研究.地球物理学报,1996,39(3)

The Application of Continuous Wavelet Transform

to Machinery Fault Train Detection

Dai W userg Zhu Changqing W u X iaotao H ong X iaoou

(Dep ar tment of Electronic and Electr ic E ngineering )

Abstract

This article discusses the features of continuous w av elet transfo rm from applicatio n angle.It has been verified by sev er al ex amples that its featur es ar e better than spectral analy sis,AR(p)model and matched filter in fault train detection .Key words w avelet transform ;signal processing ;fault diag no sis 40 上海第二工业大学学报 1997年　第1期

电缆故障检测方法

电缆故障检测方法 在机电设备安装工程的施工及维护过程中，将会面对各种原因造成的电缆故障。所以必须具有适用的理论及方法来解决各类故障，本文就传统的检测方法进行了阐述，对于电缆的故障点检测一般都要经过故障类型的诊断、故障点测距、精确定点三个主要步骤。故障类型诊断主要是确定电缆故障点的故障相别，属于高阻接地或者低阻接地，以便于测试人员选择适当的检测方法。故障点测距也叫预定位，故障电缆芯线上施加测试信号或者在线测量、分析故障信息，初步确定故障的距离，尽量缩小故障范围，以方便精确定点的进行。 预定位方法一般可归纳为两大类，即经典法，如电桥法等;现代法，如低压脉冲法、高压闪络法等。精确定点是预定位距离的基础上，精确地确定故障点所在实际位置。精确定点方法主要有声测定点法、感应定点法、时差定点法以及同步定点法等。 电缆故障的传统检测方法电缆敷设为机电安装施工中经济价值最大的分项施工，同时也是保证设备正常运行重要设施，在实际施工及维护运行过程中，往往因敷设方式设计不合理、施工人员操作不当、虫鼠等小动物的破坏等各种因数的影响，造成电缆的损坏而引起故障。在大量的工程实践中我们发现电缆故障为高阻电流泄露故障（电阻值大于等于1），其原因往往为因绝缘层破坏而造成的。低电阻故障一般为相间或对地短路经常出现在电缆分歧头位置，是由于施工时绝缘手段未充分引起的，但出现的几率很小，主要是预防为主，在施工阶段就严把质量关减少事故的出现。 电缆故障可能出现在配电线路施工、调试、维护等任何阶段，施工、除了少量的电缆故障出现在施工、调试阶段外，更多的电缆故障出现在维护运行期间，这类故障一般随着整个配线系统的老化而逐渐显现，造成设备频频跳闸给用户带来困扰。因此使用单位必须熟练的掌握电缆检测方法。 在电缆故障检测过程中因采用高压或低压手段分为高压检测或低压检测两类，其中高压检测使用于低阻、断路、高阻等各种情况的电缆故障，低压检测方式只适用于低阻、断路情况，因此实际检测中多采用高压检测方法。

电缆故障的探测方法与仪器

电缆故障的探测方法与仪器 本文综述了电缆故障的探测方法与仪器。首先列举了电缆故障探测的传统方法并分析了传统方法的不足，然后介绍了电缆故障探测的新方法及其特点。 随着电缆用量在整个电力传输线路和因特网中所占的比例日益提高，电缆故障出现的几率越来越大。电缆故障对生产造成的危害较大，轻者会造成单台电气设备不能运行，重者会导致整个变电所停电，所以电缆故障点的快速测定和精确定位问题变得非常重要。 一、电缆故障探测的传统方法 （一）电缆故障测距的传统方法 电缆故障测距的传统方法主要有以下四种： 电桥法：这是电力电缆的测距的经典方法。该方法比较简单，但需要事先知道电缆线长度等数据，且只适用于低阻及短路故障。但是，在实际运行中，故障常常为高阻及闪络性故障，因故障电阻很高造成电桥电流很小，因此一般的灵敏度仪表很难探测。 脉冲回波法：针对低阻与断路类型的故障，利用低压脉冲反射方法来测电缆故障比起上面的电桥法简单直接，只需通过观察故障点反射与发射脉冲的时间差来测距。测试时将一低压脉冲注入电缆，当脉冲传播到故障点时会发生反射，脉冲被反射送回到测量点。利用仪器记录发射和反射脉冲的时间差，只需知道脉冲传播速度就可计算出故障发生点的距离。该方法简单直观，不需知道电缆长度等原始数据，还可根据反射波形识别电缆接头与分支点的位置。 脉冲电压法。该方法可用于测量高阻与闪络故障。首先将电缆故障在直流或脉冲高压信号下击穿，然后通过记录放电脉冲在测量点与故障点往返一次所需的时间来测距。脉冲电压法的一个重要优点是不必将高阻与闪络性故障烧穿，直接利用故障击穿产生的瞬时脉冲信号，测试速度快，测量过程也得到简化。但缺点是：①仪器通过一个电容电阻分压器分压测量电压脉冲信号，仪器与高压回路有电耦合，很容易发生高压信号串人，造成仪器损坏，故安全性较差； ②在利用闪测法测距时，高压电容对脉冲信号呈短路状态，需要串一个电阻或电感以产生电压信号，增加了接线复杂性，使故障点不容易击穿；③在故障放电时，特别在冲闪时，分压器耦合的电压波形变化不尖锐，难以分辨。 脉冲电流法：该方法安全、可靠、接线简单。其方法是将电缆故障点用高压击穿，使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号，根据电流行波信号在测量端与故障点往返一趟的时间来计算故障距离。该方法用互感器将脉冲电流耦合出来，波形较简单，较安全。这种方法也包括直闪法及冲闪法两种。与脉冲电压法使用电阻、电容分压器进行电压取样不同，脉冲电流法使用线性电流耦合器平行地放置在低压测地线旁，与高压回路无直接电器连接，对记

基于连续小波变换的信号检测技术与故障诊断

机械工程学报 CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 2000 Vol.36 No.12 P.95-100 基于连续小波变换的信号检测技术与故障诊断 林京 屈梁生 摘　要：通过分析指出，连续小波变换具有很强的弱信号检测能力，非常适合故障诊断领域。从参数离散到参数优化系统研究了连续小波变换的工程应用方法，建立 了“小波熵”的概念，并以此作为基小波参数的择优标准。论文最后把连续小波技术应用在滚动轴承滚道缺陷和齿轮裂纹的识别中，诊断效果十分理想。 关键词：小波故障诊断滚动轴承齿轮 分类号：TH133．33　TH132．41 FEATURE DETECTION AND FAULT DIAGNOSIS BASED ON CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM Lin Jing（State Key Laboratory of Acoustics, Institute ofAcou stics, Chinese Academy of Science）　 Qu Liangsheng（Xi’an Jiaotong University） Abstract：It is pointed out that continuous wavelet transform(CWT) has powerful ability for weak signal detection which help itself to be used for fault diagnosis. The method for parameter discretization and optimi zation of CWT is estabished. The concept of wavelet entropy is introduced and it is used as a rule for parameter optimization. In the end, CWT is used fo r fault diagnosis of rolling bearing and gear-box. Very good results are obtain ed using this method. Keywords：Wavelet　Fault diagnosis　Rolling bearing　Gear

机械设备智能诊断故障的现状及发展趋势

机械设备智能诊断故障的现状及发展趋势 发表时间：2018-09-07T09:52:56.393Z 来源：《河南电力》2018年5期作者：植嘉明 [导读] 随着科技的快速发展，如今的机械设备越来越精密，造价也越来越高 植嘉明 （身份证号码：44068319881228XXXX 广东佛山 528000） 摘要：随着科技的快速发展，如今的机械设备越来越精密，造价也越来越高，而如果机械设备在使用过程中出现故障就会对企业的生产和工作人员的人身安全构成威胁。机械设备故障检测诊断技术是在设备运行状态下能够实时检测并诊断设备是否存在故障隐患的部位，做到及时发现及时解决，从而避免人员伤亡以及经济损失，是当前国内外研究的热点技术。 关键词：机械设备；智能诊断故障；现状；发展趋势 引言 随着时代的发展，工业企业对机器设备的要求也越来越多，机械设备的发展方向多样，诸如大功率、智能化、大型化、复杂化、自动化是现在机械设备发展的几个大的方向。在现在的工业生产中，机械设备的重要性不容忽视，尤其是在自动化和复杂化高度发展的今天，一条流水线上的机械设备如果坏了一个零部件，最终导致的可能是一条产业链的机械设备的瘫痪，可谓牵一发而动全身。这些故障导致的可能不仅仅是经济上的损失，严重的还会造成人员伤亡。因此，机械设备需要定时的、准确的、可靠的故障诊断方法来及时避免不必要的损失。 1.机械设备的诊断技术发展情况 机械设备是对各种工作进行完成的重要工具，机械设备的诊断技术是掌握设备运行过程中的异常状态与故障之间的关系，从而预测未来的技术，当前关于机械设备的诊断技术的研究越来越多，主要是对设备的运行状态进行监测，当机械在正常运行的时候具有一个状态，设备产生故障的时候再进行运行，又会产生另一种状态，针对这两种状态要进行分析和对比，从而找出机械设备的故障所在。机械设备故障诊断技术是利用对机械设备运行过程中的状态信号进行处理，结合诊断对象的历史状态，来识别机械设备及其零部件的实时技术状态的技术形式，根据所得到的结果，还能对未来机械设备的发展趋势进行预测。总体来讲，机械设备的诊断技术的发展经过了四个阶段的发展： 第一，在十九世纪，机械已经出现在工业生产中，发达国家的工业革命使得机械化生产开始普及，当时机械设备诊断技术不高，当机械设备出现问题的时候不能及时发现，等到故障十分明显的时候才能被察觉，一般是采取事后维修的方式对故障进行处理。 第二，从上世纪二十年大到五十年代，机械设备的复杂程度有了很大的提高，因此机械设备出现故障的可能性增大，对此，很多企业在机械设备使用过程中设置了定期维修的模式，在这个时期内，机械故障诊断技术已经开始萌芽。 第三，上世纪六十年代到七十年代时期，计算机技术、数据处理技术、通信技术等先进的技术得到快速发展，这些技术在机械领域的应用，使得机械设备的维修变得更加方便、及时，很多维修人员可以按照科学的方式对机械设备的状态进行掌握，并且及时对故障进行维修。 第四，上世纪八十年代开始，人工智能技术以及专家系统、神经网络技术的研究和应用，使得机械设备的维修又进入都一个全新的时代，在机械设备的使用过程中，诊断技术的智能化水平不断提高，使得机械设备的诊断变得更加智能化、自动化，而且提高了设备故障的诊断效率和维修效率。 2.基于人工神经网络的诊断方法 该方法于20世纪80现代末90年代初才正式投入使用，由于人工神经网络的诊断方法涵盖很多高端的数理逻辑处理方法，拓扑结构的鲁棒性、并行和处理复杂模式的功能等。这些功能和方法可以用于大型机械的庞大多发和并发故障的诊断，还可以用于多故障、多过程和一些突发性的机械故障的诊断。 这种诊断方法现阶段主要应用于以下三个方面：1、将神经网络作为分类器，并从模式识别的角度出发进行机械故障的诊断；2、把神經网络作为动态预测模型，并从预测的角度出发去进行机械故障的诊断；3、以神经网络为基础从知识的角度去建立具有神经网络的专家诊断系统。但是该诊断法具有些许弊端，以至于它不能在诊断时独立使用，而要与其他的方法并用。它的弊端体现在，由于建立神经网络需要大量的训练，如果训练的样本较少，那么构建的系统就会缺乏科学性，这样就要加长它的训练时间的长度就会提高成本。因此国内外很多专家学者都在探究新新方法来改进这一诊断方法来增加它的科学性。 3.机械设备故障智能诊断技术的未来发展趋势 机械设备故障诊断技术在当今社会发展建设中受用程度较大，所以在今后还会被广泛应用，随着技术的发展，人工智能将在机械设备故障检测中以一种新的力量出现，推动其将人工神经网络在机械设备故障诊断技术中的研究，未来该项技术的发展会处于一种上升趋势日益改进。 3.1提高精度，检测接缝处故障 在进行机械设备故障检测时，精度的要求是基础，在处理信号时，高精度化主要是提高检测结果的准确度，高精度化可以通过小波理论对设备进行检测，例如比较复杂的机械设备传达出来的信号往往不能通过人耳识别检测，利用精密的仪器进行检测，小波理论的分析方法会处理此类信号所反映出来的问题，提高信号准确度。除了小波理论，还有分形几何，这种方式打破原来依靠整数维数的传统几何方法，在处理瞬间变化的不平稳信号上具有很强优势。如果想更加全面的获取信号所带来的故障信息，还可以采用全息谱分析方法，这种方法最明显的优势就是处理振动信号带来的故障信息，它将幅、频、相相结合，更加系统地将振动信号处理全面。 发动机的振动会引起接缝处的零件配合故障，可以在发动机内暗藏一处传感器，这个传感器主要是检测发动机的温度及各部件间隙之间的配合，然后将诊断出故障问题出现在哪里。 3.2智能程度加强，增强技术可靠性 机械设备故障诊断技术的智能程度的加强将会提高诊断结果的准确性，智能化的应用就是将建立故障诊断专家系统，对故障设备进行精细的处理研究，然后分析出结果，智能化的投入也能大幅度减少工作量，在工作中不断充实信息库的知识，使得专家系统能够更好的

连续小波变换的概念

连续小波变换的概念swt,cwt,dwt 1。连续小波的概念。就是把一个可以称作小波的函数（从负无穷到正无穷积分为零）在某个尺度下与待处理信号卷积。改变小波函数的尺度，也就改变了滤波器的带通范围，相应每一尺度下的小波系数也就反映了对应通带的信息。本质上，连续小波也就是一组可控制通带范围的多尺度滤波器。 2。连续小波是尺度可连续取值的小波，里面的a一般取整数，而不像二进小波a取2的整数幂。从连续小波到二进小波再到正交离散小波，其实就是a、b都连续，a不连续、b连续，a、b都不连续的过程。操作他们的快速算法也就是卷积(快速傅里叶)，多孔(a trous)，MALLAT。在MATLAB里，也就是CWT，SWT，DWT。SWT称平稳小波变换、二进小波变换、或者非抽取小波变换。3。从冗余性上：CWT>SWT>DWT，前面两个都冗余，后面的离散小波变换不冗余。 4。从应用上：CWT适合相似性检测、奇异性分析；SWT适合消噪，模极大值分析；DWT适合压缩。 5。操作。就是在某个尺度上得到小波的离散值和原信号卷积，再改变尺度重新得到小波的离散值和原信号卷积。每一个尺度得到一个行向量存储这个尺度下的小波系数，多个尺度就是一个矩阵，这个矩阵就是我们要显示的时间-尺度图。 6。显示。“不要认为工程很简单”。我的一个老师说过的话。小波系数的显示还是有技巧的。很多人画出的图形“一片乌黑”就是个例子。第一步，一般将所有尺度下的小波系数取模；第二步，将每个尺度下的小波系数范围作映射，映射到你指定MAP的范围，比如如果是GRAY，你就映射到0-255；第三步，用IMAGE命令画图；第四步，设置时间和尺度坐标。MATLAB是个很专业的软件，它把这些做的很好，但也就使我们懒惰和糊涂，我是个好奇心重的人就研究了下。里面有个巧妙的函数把我说的(1,2)两个步骤封装在了一起，就是WCODEMAT，有兴趣的同学可以看看。 希望大家深入研究小波。 这里，还有要说的是，小波目前理论的热点： 1。不可分的小波或者具有可分性质的方向性小波； 2。XLET: CONTOURLET, WEDGELET, SHEARLET, BANDELET, RIDGELET, CURVELET; PLATELET. 3。多分辨率分析+多尺度几何分析的结合，才真正是我们所需要的。比如小波域的WEDGELET等等。 最后，几点建议： 1。理论研究和实际应用不同，工程上很多问题小波并不是最好的，在做项目的时候大家要实际情况，实际对待。

电力电缆故障原因及其普通地检测方法(超全讲解)

电力电缆故障原因及常用的检测方法（超全讲解）盲目的进行电缆故障查找工作往往费时费力而且无法准确的进行故障定点判断，这不是因为电缆故障种类的复杂造成，而是因为电缆周边环境所造成的。 1、电力电缆基础理论 我们目前采用的电缆故障查找方法离不开：故障诊断、粗测定点与精确定点三个步骤。但是往往在实际测试中能够确定故障类型，做到粗测定点，但是却无法真正精确定点进行开挖。这种原因的形成是因为客观存在的我们听得到的因素（公路或施工处振动噪声过大等原因）和看不到的因素（电缆走向、电缆埋设深度过深、故障点在积水中、电缆施工时余留不规范等原因）所造成的。因此在电缆故障查找前通过电缆施工、运行管理人员明确电缆长度、电缆走向、周边特殊情况、中间头位置、周边是否存在施工等要因是电缆故障查找前不可或缺的准备工作。 2、电缆故障原因及测量仪器 了解电缆故障的原因，对于减少电缆的损坏，快速地判定出故障点是十分重要的。

注：（HZ-TC电缆故障测试仪） 电缆故障测试仪是我公司根据用户要求，从现场使用考虑，精心设计和制造的全新一代便携式电缆故障测试仪器。它秉承我们一贯高科技、高精度、高质量的宗旨，将电缆测试水平提高到一个新境界。 电缆故障测试仪（闪测仪）可用于检测各种电缆的低阻、高阻、短路、开路、泄漏性故障以及闪络性故障，可准确的检测地下电缆的故障点位置、电缆长度和电缆的埋设路径。具有测试准确、智能化程度高、适应面广、性能稳定以及轻巧便携等特点。仪器采用汉字系统，高清晰度显示，界面友好。 电缆寻迹及故障定点是由路径仪、定点仪、T型探头、A字架、听筒等组成。本仪器是电缆故障定位测试的专用仪表，适用测试对象为具有金属导体（线对、护层、屏蔽层）的各种电缆。其主要功能为对地绝缘不良点的定位测试，线缆路径的探测以及线缆埋深的测试。

基于小波分析的机械故障诊断

绪 论 机械故障诊断技术作为一门新兴的科学，自从二十世纪六七十年代以来已经取得了突飞猛进的发展，尤其是计算机技术的应用，使其达到了智能化阶段。现在，机械故障诊断技术在工业生产中起着越来越重要的作用，生产实践已经证明开展故障诊断与状态预测技术研究具有重要的现实意义。 我国的故障诊断技术在理论研究方面，紧跟国外发展的脚步，在实践应用上还是基本落后于国外的发展。在我国，故障诊断的研究与生产实际联系不是很紧密，研究人员往往缺乏现场故障诊断的经验，研制的系统与实际情况相差甚远，往往是从高等院校和科研部门开始，再进行到个别行业，而国外的发展则是从现场发现问题进而反映到高等院校或科研部门，使得研究有的放矢[1]。 要求机械设备不出故障是不现实的，因为不存在绝对安全可靠的机械设备。因此，为了预防故障和减少损失，必须对设备的运行状态进行监测，及时发现设备的异常状况，并对其发展趋势进行跟踪：对己经形成的或正在形成的故障进行分析诊断，判断故障的部位和产生的原因，并及早采取有效的措施，这样才能做到防患于未然。因此，设各状态监测与故障诊断先进技术的研究对于保证复杂机械设备的安全运行具有重要意义。 关键词：小波分析，故障诊断，小波基选取，奇异性 基于小波分析的机械故障检测 小波奇异性理论用于机械故障检测的基本原理 信号的奇异性与小波变换的模极大值之间有如下的关系： 设)(x g 为一光滑函数，且满足条件0g(x) lim ,1x)dx ( g x ==∞→+∞ ∞-?，不妨设)(x g 为高斯函数，即σσπ2221)(x e x g -= ，令 d x,/x)( dg x)(=ψ由于?+∞ ∞-=0x)dx (ψ，因此，可取函数x)(ψ

机械故障诊断作业

机械故障诊断 绪论：机械设备状态监测与故障诊断：是识别机械设备(机器或机组)运行状态的一门综合性应用科学和技术，它主要研究机械设备运行状态的变化在诊断信息中的反映；通过测取设备状态信号，并结合其历史状况对所测信号进行处理分析，特征提取，从而定量诊断(识别)机械设备及其零部件的运行状态(正常、异常、故障)，进一步预测将来状态，最终确定需要采取的必要对策的一门技术。主要内容包括监测、诊断(识别)和预测三个方面。机械设备是现代化工业生产的物质技术基础，设备管理则是企业管理中的重要领域，也就是说，企业管理的现代化必然要以设备管理的现代化作为其重要组成部分，机械设备状态监测与故障诊断技术在设备管理与维修现代化中占有重要的地位。 机械设备状态监测与故障诊断技术在满足可靠性、可用性、维修性、经济性、安全性要求中，扮演着越来越重要的角色。机械故障的诊断的意义当然是不可忽略的。第一，有利于提高设备管理水平，“ 管好、用好、修好”设备，不仅是保证简单再生产的必要条件，而且能提高企业经济效益，推动国民经济持续、稳定、协调地发展。机械设备状态监测与故障诊断是提高设备管理水平的一个重要组成部分；第二，避免重大事故发生，减少事故危害性，现代设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度越来越高。但是，当设备出现故障时所带来的影响程度也明显增大，有时不仅仅是造成巨大的经济损失，往往还会带来灾难性的事故，发展机械设备状态监测与故障诊断技术，并进行有效、合理的实施，可以掌握设备的状态变化规律及发展趋势，

防止事故于未然，将事故消灭在萌芽；第三，宏观上实施故障诊断能带来经济效益。 机械设备的发展也是从最初最原始的方法到至今的高端迈进。第一阶段：19世纪工业革命到20世纪初，低的生产力水平，事后维修方式；第二阶段：20世纪初到20世纪50年代，规模化生产方式—定期维修—设备诊断技术孕育，由听、摸、闻、看到初步的设备诊断仪器；第三阶段：20世纪60—70年代，大规模生产方式—状态维修—设备诊断技术形成；第四阶段：20世纪80—目前，柔性生产方式—风险管理—智能化设备诊断技术，设备诊断相关信息的集成化、智能化、网络化利用。①第二次世界大战中，认识到这种技术的重要性； ②第二次世界大战后，因对应技术未发展而发展不快；③60年代后，电子技术、计算机技术发展、1965年FFT方法和对应的数字信号处理和分析技术的发展为设备诊断技术奠定了技术基础。 机械设备状态监测与故障诊断是一门正在不断完善和发展的交叉型学科，是一项与现代化工业大生产紧密相关的技术，是机械学科领域的研究热点之一。故障诊断学科需解决的重要问题，故障特征信息提取和故障分类、识别的新理论及新方法研究，复杂故障产生机理及模型的深入研究，故障诊断智能系统研究，包括诊断专家系统和网络化远程诊断系统，而机械故障诊断学的学科范畴也是将多数学科融合一起的一个综合学科。他包括了机械工程，建模技术（CAD、CAE、坐标反求、图像处理），分析技术，测量技术，结构强度，参数辨识，信号处理分析，故障诊断应用力学等等学科。

电缆故障定位系统使用说明书

DPD-2003 电缆故障定位系统 使 用 说 明 书 上海蓝波高电压技术设备有限公司

！安全警告 ●使用局部放电检测分析系统进行局部放电试验的工作人员必须是 具有“高压试验上岗证”的专业人员。 ●使用本仪器请用户必须按《电力安规》168条规定，并在工作电 源进入试验系统前加装两个明显断开点。 ●在局放试验过程中，必须遵守有关高电压试验的安全操做规定。 ●非专业人员请勿私自拆开该设备，以免由于对该设备不熟悉而造 成不必要的人身伤害。

目录 第一章电缆故障定位系统概述。 第二章电缆故障定位的基本原理。 第三章电缆故障定位系统使用操做说明。 第四章电缆故障定位系统使用中应该注意的问题。第五章设备维护及保养注意事项。

第一章电缆故障定位系统概述。 一．概述 随着交联电缆生产线及相应的局部放电测试设备的引进，为交联电缆的生产和检测提供了基本条件，但由于目前国内电缆生产工艺、原材料及管理方面都可能存在一定的问题。生产的产品在一定程度上仍会存在缺陷。因此有必要采用一种简单而可靠的定位方法，找出电缆的故障点，加以解剖分析，改进生产工艺，可大大地节省人力物力，保证电缆的正常生产。PDSL(Partial Discharge Site Lacation)局放定位是电缆局放测试时，一旦发现局放超过标准规定数值后，为减少工厂经济损失、分析电缆生产工艺缺陷所进行的一项工作。 本系统采用高通五阶采样线路进行局放信号采入，利用行波原理进行故障定位，因此不是所有的局放超标的电缆均能利用这套系统进行定位。只能对那些脉冲式放电进行故障定位，对连续式放电或多点放电定位比较困难。 第二章电缆故障定位的基本原理。 一．基本原理 电缆中的局部放电均出现在第一和第三象限，每次放电时间约持续十几个纳秒。由于采样线路的积分和整形，最后在示波器上得到的每个脉冲的持续时间约100ns左右。放电脉冲在电缆中是以电磁波的速度传输的，每个微秒约运行160～170米。我们利用电缆故障点的一次放电，采用行波法就可以定出故障点的位置，其简单原理如下：如图（1）所示，有一根长为L的电缆，我们称测量端为近端，相应电缆的另一端为远端。

电缆绝缘在线监测及故障定位 系统

电缆绝缘在线监测及故障定位系统 上海蓝瑞电气有限公司 CIM-II电缆绝缘监测及故障定位系统 目录 一、概述...................................................................... .. (1) 二、装置介 绍 ..................................................................... . (1) 1、工作原 理 ..................................................................... ............... 1 2、功能介 绍 ..................................................................... ............... 2 3、优势介 绍 ..................................................................... ............... 3 4、技术指 标 ..................................................................... ............... 4 5、配置介 绍 ..................................................................... (4) 系统简介

一、概述 电线电缆是最常用的电力设备，同时也是出现绝缘故障概率最高的设备，由于电缆绝缘损坏直接导致线路相间短路、单相接地等重大事故，严重影响供电可靠性。当电缆发生故障时，人工寻找故障点比较困难。因此，对电缆绝缘状态进行在线监测及故障定位意义重大。 CIM-II电缆绝缘监测及故障定位系统是上海蓝瑞电气有限公司依托上海交通大学联合研制的，该系统由电缆绝缘在线监测装置和电缆故障智能测试仪组成。电缆绝缘在线监测装置以改进的介损因数法+直流分量法为主，对电缆的绝缘情况给出预警，以便及时更换电缆，当电缆线路发生故障时，装置可在线辨识故障支路。确定故障支路后，再通过电缆故障测试仪离线方式下精确定位故障点。二、装置介绍 1、工作原理 1.1电缆绝缘在线监测装置(图1) 根据国内外大量研究表明，电缆的绝缘老化过程是一个渐变的过程，通过绘制电缆介质因数的历 史变化曲线，可以看出电缆绝缘老化趋势。 其基本方法是直接测量电缆护套接地电流和电缆对地电压，通过数字信号频谱分析方法分别计算 出电缆的容性阻抗和阻性阻抗的大小，以改进的介损因数法+直流分量法分析绝缘状况，对于绝缘老 化超限报警，绝缘故障线路选择。因正常时容性电流远大于阻性电流，所以测量精度要求高，为保证 监测的准确性，装置采用了以相对偏差和阻抗变化斜率为比较对象的方法，可有效屏蔽测量误差。

故障诊断复习题

1．设备故障诊断最初的发展阶段是 ( A ) 。 A．感性阶段 B．量化阶段 C．诊断阶段 D．人工智能和网络化 2、设备故障诊断技术在保证设备的安全可靠运行以及获取更大的经济效益和（ A ）上意 义是十分明显的。 A 社会效益 B 国家建设 C 人身安全 D 医疗事业 3、旋转机械振动的故障诊断应在（A）进行。 A 机械运行中 B 机械停止运行后 C 机械损坏后 D 装配过程中 4、根据具体情况，也可将状态监测维修的定期测量周期改为连续或（ C ） A 断续 B 随机 C 不定期 D 长期 5、我国从（B ）起已正式把开展设备诊断工作的要求纳入《国营工业交通设备管理实行条 例》。 A 1980年 B 1983年 C 1995年 D 1999年 6、设备故障诊断未来的发展方向是（ D ） A 感性阶段 B 量化阶段 C 诊断阶段 D 人工智能和网络化 7、状态监测与故障诊断的概念来源于（ C ） A 化学 B 高等数学 C 仿生学 D 工程力学 8、监视设备的状态，判断其是否正常是（A ） A 设备故障诊断的任务 B 故障产生的原因 C 设备状态监测的任务 D 消除故障的方法 9 设备的整体或局部没有缺陷，或虽有缺陷但其性能仍在允许的限度以内称为设备的（B） A 异常状态 B 正常状态 C 紧急故障状态 D 早期故障状态 10、旋转机械转子不平衡故障的最主要征兆是（A ） A 转速的工频分量占主要成分 B 转速的工频分量占次要成分 C 主要信号成分中出现同族谐频 D 主要信号成分中出现异族谐频

11、状态监测主要采用检测、测量、监测、分析和（C ）等方法 A 测试 B 估计 C 判别 D 观察 12、设备不能正常工作且不能维持工作时的状态称为（D ） A 标准状态 B 异常状态 C 正常状态 D 故障状态 13、下列哪个不是设备管理和维修工作中的基本技术（C） A 设备诊断技术 B 修复技术 C 液压传动技术 D 润滑技术 14、设备状态监测和故障诊断是在（）情况下进行。（ C ） A 停机状态 B 完全解剖 C 设备运行中 D 修理过程中 15、设备状态监测和故障诊断是在（）情况下进行。（ B ） A 修理过程中 B 基本不拆卸 C 设备解体 D 设备闲置 16、设备故障诊断的目的之一是在允许的条件下充分挖掘设备潜力，延长使用寿命，减低设 备（）的费用。（A） A 寿命周期 B 修理周期 C 能耗 D 设备闲置 17、“设备状态监测和故障诊断”来源于仿生学，其技术具有（）。（ D） A 神秘特征 B 复杂性 C 直观性 D 综合性 三、判断题(正确的在括号内打“√”，错误的在括号内打“×”) 1．通常设备的状态可分为正常状态、异常状态和故障状态。 ( ) 2．状态监测的任务是对设备可能要发生的故障进行预报和分析、判断。 (× ) 3．故障诊断技术真正作为一门学科是以振动等传感器的广泛应用为标志。 (× ) 4．最早开展故障诊断技术研究的是美国海军研究室(ONR)。( ) 5．“状态监测与故障诊断”的概念来源于仿生学。 ( ) 6、通常设备的状态可分为正常状态、异常状态和故障状态。（） 7、状态监测的任务是根据设备的复杂程度对设备进行修理。（×） 8、故障诊断技术真正作为一门学科是以振动等传感器的广泛应用为标志。（×） 9、最早开展故障诊断技术研究韵是美国海军研究室(ONR)。（） 10、状态监测与故障诊断”的概念来源于生物学。（） 11、如果用指示灯示性，红色表示预警。（×）

某型号电缆故障定位系统的原理及应用

电工文摘／设备检修某型号电缆故障定位系统的原理及应用一中山火炬开发区电气安装工程有限公司梁健宁 摘要：系统阐述了小波分析的基本理论，以小波变换在电 缆故障行波信号分析中的作用为基础，进行了电缆故障检测 系统的总体结构，完成了电力电缆故障点在线监测系统的硬 件设计，通过实践应用检验了该方案的可行性。 关键词：电缆故障定位；小波变换；检测系统；ＤＳＰ；ＧＰＲＳ 突发的断电事故不仅会给人们的正常生产和生活造成严重混乱，也会给电力公司造成巨大的损失。人们己经不能接受因电缆线路故障造成工矿生产事故，或银行系统、铁路运输系统、机场调度系统和生活供电的中断。另一方面，电缆线路的故障检测比架空输电线路故障检测任务要艰巨很多，因为电缆线路不像架空线路那样具有直接可观测性。如果电缆故障点的检测结果与实际故障相差较大，那么也就失去了意义。所以，电缆故障检测要求精确度更高的方法。基于此，本文对电力电缆故障暂态信号和电力电缆在线故障测距技术进行研究，利用小波模极大值理论对电缆故障行波的奇异点进行检测，得到初始行波和反射行波的准确到达时间，并构建了基于ＧＰＲＳ的无线通信电力电缆故障检测系统。 电缆故障定位的关键是准确获得表征故障信息的局部极值点序列，而有用的故障信息都包含在原始数据的高频部分，为了准确分析原始信号，可先将其分解到不Ｉ司的频率段，再求取信号高频部分的局部极值点序列。小波变换克服了传统Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的缺点，在时频域ｌ：具有良好的分析能力。通过多尺度分析，能将信号分解到不同的频率范围，聚焦到信号的任意细节：通过小波变换模极大值，能够准确找出信号中的奇异点，这些对电缆在线故障定位有着十分重要的意义。 ２．１小波变换在电缆故障行波信号分析中的作用 近年来，小波分析技术应用于电缆故障测距的研究已经展开，虽然分析和处理行波信号还是一个新课题，但它已在电缆故障测距中显示出了其优越性和广阔的应用前景。 将小波变换引入电缆故障暂态行波信号分析中，其作用主要有以下几个方面： （１）对电缆故障信号进行小波变换，提取有用的故障信息。将电缆故障信号分解到不同的频带中去，某个频带或几个频带中会包含所需解决问题的有用信息。以实现信号的提取。 （２）压缩电缆故障信号，用数据蹙较少的小波系数去记忆大量的原始信号。 （３）利用小波变换模极大值确定出故障初始行波和故障点反射行波到达测量端的时间。 （４）去掉电缆故障信号中的噪声。故障和噪声都会导致信号奇异，而噪声的模极大值会随着尺度的增加而衰减，所以经过适当的尺度分解后，即可消除噪声的影响，从而得到较理想的故障行波信号。 ２．２小波分析在输电线路奇异点检测中的应用 行波法故障定位系统的关键是准确获得表征故障信息的局部极值点序列，而有用的故障信息都包含在原始数据的高频部分，为了准确分析原始信号，可先将其分解到不同的频率段，再求取信号高频部分的局部极值点序列。基于小波的 ２０１０．２ ３７ 万方数据

基于小波变换的齿轮箱故障诊断

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/ee665545.html, 基于小波变换的齿轮箱故障诊断 作者：刘玉宗 来源：《城市建设理论研究》2014年第09期 【摘要】随着公司的加工设备越来越高精尖，对齿轮传动提出了更高的要求。本文对齿轮箱故障诊断特点和方法进行分析，并举例介绍了小波变换在齿轮箱故障诊断中的应用。利用小波变换对齿轮箱工况信号进行分解，重构以及提取细节信号包络谱，快速准确判断出齿轮箱设备运行状态是否异常，并利用BP神经网络进行故障诊断定位，比传统方法更有效。为公司对齿轮箱故障进行提前预防并保证齿轮箱运行效率，提供科学依据。 【关键词】齿轮箱；故障诊断；小波变换；BP神经网络 中图分类号：U226文献标识码： A Abstract：As companies increasingly sophisticated processing equipment, on a higher gear requirements.The thesis analyze the characteristics and the method of gearbox fault diagnosis, and give a example to introduce the application of wavelet transform in gearbox fault diagnosis. The wavelet transform can be used in the gearbox condition signal to decompose and reconstructed as well as extract the detail signal envelope spectrum, the operators can accurately and quickly determine wether the gearbox equipment operation is abnormal, and make use of BP neural network to locate the fault diagnosis. The method is more effective than traditional methods. Gearbox fault for the company in advance to prevent and ensure operational efficiency gearbox, providing a scientific basis. Keywords: gearbox ; ault diagnosis; wavelet transform; BP neural network 齿轮箱是机械设备中的关键部件，其质量优劣直接影响整体设备的运行和精度。由于齿轮箱工作环境复杂恶劣，其精确性和各部件的磨损及裂纹日趋成为齿轮箱各部件监测诊断的关键。为了更好地监控齿轮箱运行的状态，做到故障提前预防，使设备发挥出更高的经济效益，对齿轮箱进行了故障信号诊断。齿轮箱构件故障诊断分为检测信号、提取特征、识别状态以及决策诊断四步。在齿轮箱运行过程中利用现代化的测试分析手段，监测其运动形态，分析故障产生的原因与机理，通过信号分析与处理识别产生故障的部位以及故障程度，提出一种能在多干扰、低信噪比的复杂振动信号中，准确、快速提取故障特征信息并判决故障的方法，是齿轮箱运行状态监测与诊断领域亟待解决的问题[1]。 小波变换是近年发展起来的一种新的时域-频域分析方法，克服了短时傅里叶变 换在单分辨率上的缺陷，在时域-频域都有 表征信号局部信息的能力，具有多分辨率分

小波变换技术在电机故障诊断上的应用

第16卷 第6期2006年11月 黑 龙 江 科 技 学 院 学 报 Jour nal ofH e il o ng jiang Institute o f Sc i e nce&Tec hno l o gy V o.l 16N o .6 N ov .2006 文章编号:1671-0118(2006)06-0349-03 小波变换技术在电机故障诊断上的应用 付家才, 姜 喆 (黑龙江科技学院电气与信息工程学院,哈尔滨150027) 摘 要:电机失效的主要原因是电机轴承故障,以电流信号为基础的谱分析方法,反映故障的谐波分量幅值较小,容易被基频和电流噪声淹没。采用小波变换技术对电机轴承类故障进行诊断,将传感器采集到的振动信号用db10、db1、db5正交小波基进行4层小波分解,并对第1层细节信号d 1作 H il b ert 包络和谱分析。实验结果表明:小波分解方法能够检测出轴承故障的特征频率,db1正交小波基得到的故障频率最为明显,与传统方法相比,小波技术在电机故障诊断中具有很大优越性。关键词:小波变换;AR M;信号处理 中图分类号:TM 307.1 文献标识码:A Appli c ati o n ofwavel e t tr ansf or m t echnol o gy i n mot or f ail u re di a gnosi s FU J iacai , JI ANG Zhe (Co llege o f E lectron i c and Infor m ation Eng i neeri ng ,He ilong jiang Instit ute o f Sc i ence and T echno l ogy ,H arbin 150027,Chi na) Abst ract :The m ai n reason w hy the m o tor fa ils is the m otor bearing fa ilure .The chart ana l y sism eth od based on the current signa,l gives less re flecti o n o f t h e har m on ic w ave co m ponen t a m plitude of fa il u re ,w it h the resu lt that the funda m enta l frequency and the current crack li n g are m ore li k ely to be subm erged .The m oto r fa il u re diagnosis usi n g the w avelet transfor m technology per m its t h e co ll e ction of the v i b ration si g na l using the senso rw ith the perpend i c u lar w avelet basic of db10,db1,db5m aki n g four layer w ave l e t deco m posi n g ,and to d 1m aking the H il b ert package chart o f the first layer deta il si g na.l The experi m en t resu lt sho w s that the w ave let -deco m posi n g m ethod can checkou t the characteristic frequency o f bearing fail u re ,and the use of the db1perpendicu lar wavelet o ffers t h e obv ious failure frequency .The w ave l e t technique has a great advantage over t h e conventi o na lm ethod i n the m otor fa ilure diagnosis . K ey w ords :w avelet transfor m ;AR M;si g na l d isposal 收稿日期:2006-10-24 0 引 言 电机工作过程中发生故障或失效的潜在可能性随着运行时间的延长逐渐增大。由于电机的工作原理和结构上的种种特点,其诊断方法和采用的检测技术与其他设备的诊断有所不同。传统的电流分析法中采用的是通过采集定子电流,利用傅立叶变换作频谱分析。但在实际应用中,由于定子电流中能 反映故障的谐波分量幅值往往较小,容易被基频及 电流噪声所淹没。因此,基于电流信号的谱分析方法用于轴承故障检测的准确性仍有待于进一步研究。 小波及小波分析是近几年来在傅立叶变换基础上发展起来的一种新的数学方法。它突破了传统傅氏变换在时域没有任何分辨率的限制,具有良好的 时频分析特性,特别适合于非平稳信号的处理。它可以对指定频带和时间段的信号成分进行分析,在时域和空域上同时具有良好的局部化性质,可以聚

电缆主绝缘故障定位装置

主绝缘故障定位装置 概述 电缆主绝缘故障定位系统：Cable main insulation fault location system RT-330X电缆主绝缘故障定位系统可解决35KV以下电力电缆的各类故障。测距主机采用了三级脉冲高级弧反射预定位技术，测试波形均显示为低压脉冲波形，可实现自动判距，使得故障测距简单而轻松；所配电缆综合探测仪具有带电或停电寻径、带电缆识别的特有功能，同时可解决金属性死接地故障这一过去无法解决的难题；系统所配精确定位仪具有声波、电磁波大小指示、故障点距离指示以及寻径等多项特有功能；系统所配高压发生器具有自动设定电压，单次或连续放电，接线简单、体积小重量轻等优点。此套仪器组合属于电缆故障测试中的最强组合，代表了国内最高水平及电缆测试的发展趋势。 组成 电缆主绝缘故障定位系统具备35kV及以下电缆等级各种故障的查找功能，包含波反射法粗测和声磁同步精确定点全部功能，包括三个组成部分： （1）RT-3300型波反射法电缆故障定位仪(包括RT-3301型一体化电缆故障定位电源)； （2）RT-3132型电缆故障综合管线（路径）定位仪； （2）（3）RT-3131型电缆故障定点仪。 设备使用环境要求 1适用范围：35kV及以下电力电缆，各种主绝缘故障的测寻。 2频率：50Hz 3海拔高度：不大于1500m 4环境温度：-40℃~+40℃ 5能在雨天使用，适合野外作业。 技术要求 1RT-330x电缆主绝缘故障定位系统，含粗测和精测功能，须能准确查找35kV及以下电缆等级各种故障。粗测为波反射法测试方法。波反射法须包含稳定电弧法（多次脉冲法）。RT-3301电缆故障定位电源为一体化彩色液晶实时显示，包含稳定电弧单元（或多次脉冲单元）。与RT-3300电缆故障测试仪配套后实现三级多次脉冲法的完整测试。在数万伏的冲击高压条件下，一次冲击高压闪络便能得到八组不同时延的三次脉冲测试波形，中央处理单元自动从中选择最理想的最便于分析的一组类似低压脉冲法的短路故障波形，显示于大屏幕彩色液晶屏幕上。从而实现了电缆故障检测领域中的自适应、自动判距，实现了无误判、错判的最高境界，精确定点用声磁同步法，数字显示，方便识别。 2定位电源最高输出电压不小于30kV，最高冲击能量不小于1800J。无测试盲区，内置电源，可在无电源环境测试电缆的开路及低阻短路故障。 3RT-3131电缆故障精确定点仪，用声磁同步法测量，数字化液晶屏显示，直观、方便识别