滚道损伤会在轴承振动中引起调幅现象,但当损伤较轻微或者噪声干扰较严重时,这种特征难以显现出来。提出利用奇异值分解(Singular value decomposition,SVD)来提取这种调幅特征。在Hankel矩阵方式下,SVD可将信号分解为一系列分量信号的简单线性叠加。利用这一特性,对轴承振动信号构造Hankel矩阵并进行SVD处理,通过选择合适的分量进行简单相加,从一个复杂的信号中准确提取了清晰的调幅特征信息,据此确定了载波和调幅波频率,并结合轴承参数对滚道损伤状况做出了准确的判断,这种特征提取效果远优于带通滤波器的处理结果。
证明采用Hankel矩阵时奇异值分解(Singular value decomposition,SVD)可以将信号分解为一系列分量信号的简单线性叠加,为了确定其中的有用分量个数,提出奇异值差分谱的概念。差分谱可以有效地描述有用分量和噪声分量的奇异值性质差异,根据差分谱峰值位置可实现对有用分量个数的确定。研究结果表明,当差分谱最大峰值位于第一个坐标时,则表明原始信号存在较大的直流分量,此时根据第二最大峰值位置可以确定有用分量的个数,否则就根据最大峰值位置来确定分量个数。利用差分谱进一步研究Hankel矩阵的结构对SVD降噪效果的影响,指出矩阵列数和噪声去除量存在抛物线状的对称关系。利用基于差分谱的SVD方法对车削力信号进行处理,结果有效地分离出由于主轴箱故障齿轮的振动而引起的调制信号,并根据此信号可靠地定位了故障齿轮。
在奇异值分解(singular value decomposition,SVD)中提出了一种矩阵递推构造和分解算法,利用SVD实现了一种类似于小波包的信号分解方式,称之为多分辨SVD包.推导了多分辨SVD包的分解和重构算法,并提出一种用二维数组来存储这种包的三维数据的方法,避免了对内存的浪费.实例结果表明,这种包对信号的微弱变化具有优良的检测能力,其检测结果无幅值和相位失真,并能精确定位微弱变化的位置,这种包也能有效提取复杂信号中的弱故障特征,在这两方面均明显优于小波包的处理结果.
