一种机械部件异常震动的智能化检测方法

本发明涉及智能化检测领域，尤其涉及一种机械部件异常震动的智能化检测方法。

背景技术：

1、在机械制造及工业生产领域，机械部件的振动状态直接关系到设备运行的安全性、稳定性与使用寿命，转子、主轴、叶轮等关键部件的异常振动，是引发设备停机、故障甚至安全事故的核心诱因，其中不平衡、偏心、装配误差等引发的同步阶次异常振动占比偏高。当前行业内主流振动检测手段分为两类：一类是传统周期性离线检测，依托人工采样、实验室分析、定频阈值判定，需停机操作，是长期以来行业基准检测方式；另一类是在线监测方法，依托生产线现有传感器采集振动与转速信号，结合阶次分析技术实现实时监测，无需停机，适配现代化生产运维需求。两类手段在不同场景中均有应用，离线检测可保障检测精度，但流程繁琐、响应延迟长；在线监测效率高，却受限于技术瓶颈难以普及，整体检测体系仍以离线为主、在线为辅。故亟需提供一种机械部件异常震动的智能化检测方法来克服上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种机械部件异常震动的智能化检测方法，以解决现有检测方法在转速波动工况下易出现谱泄漏、阶次漂移，特征泛化能力弱、误判漏判率高的问题，实现机械部件异常振动的实时、精准、高效检测。

2、本发明的一种机械部件异常震动的智能化检测方法，包括以下步骤：

3、s1.采集单组机械部件的振动加速度信号与转速信号作为原始信号，将振动加速度信号与转速信号进行时间对齐，得到时间对齐后的原始信号；对时间对齐后的原始信号进行标准化处理，得到标准化振动信号和标准化转速信号；基于标准化转速信号，生成转角相位；基于转角相位，构建相位锁定阶次复系数计算式，得到各阶的阶次复系数；基于各阶阶次复系数，构建阶次复系数向量；

4、s2.基于阶次复系数向量，构造循环倒谱指纹级特征计算式，生成循环倒谱系数；基于循环倒谱系数，构成循环倒谱指纹级特征；基于循环倒谱指纹级特征，构建基于马氏距离的异常指数计算式，得到异常指数；将异常指数与预设的固定阈值进行比较，判定单组机械部件的振动状态。

5、优选的，所述s1，具体包括：

6、在时间对齐的过程中，以振动加速度信号的采样时间点为基准，结合转速信号相邻两个离散数据点，计算得到线性插值后的转速信号，从而得到时间对齐后的原始信号。

7、优选的，所述s1，具体包括：

8、基于标准化转速信号，通过梯形积分运算得到转角相位。

9、优选的，所述s1，具体包括：

10、梯形积分运算的具体过程为：从初始转角相位开始，逐时间点累加各时间步的平均转速与时间步长的乘积，得到各时间点的转角相位。

11、优选的，所述s1，具体包括：

12、在构建相位锁定阶次复系数计算式的过程中，将转角相位嵌入复指数项，并引入相位动态补偿机制、时间积分与均值归一化，得到各阶的阶次复系数。

13、优选的，所述s2，具体包括：

14、在构造循环倒谱指纹级特征计算式的过程中，引入基于阶次复系数模值设计的对数压缩项、基于向下取整算子设计的循环移位校正项和基于余弦算子设计的余弦投影项，生成循环倒谱系数；循环倒谱系数为循环倒谱指纹级特征的单个维度分量。

15、优选的，所述s2，具体包括：

16、在同类机械部件出厂或检修平衡合格状态下，采集两组及以上正常工况的振动加速度信号与转速信号，按照可以得到循环倒谱指纹级特征的处理过程，生成相应的循环倒谱指纹级特征，构成正常指纹级样本集；将正常指纹级样本集中循环倒谱指纹级特征的均值向量作为参考指纹级向量；基于参考指纹级向量计算得到参考协方差矩阵。

17、优选的，所述s2，具体包括：

18、基于参考指纹级向量和参考协方差矩阵，构建基于马氏距离的异常指数计算式。

19、优选的，所述s2，具体包括：

20、将异常指数与固定阈值进行对比，当异常指数大于固定阈值时，判定单组机械部件存在异常振动；当异常指数小于等于固定阈值时，则判定单组机械部件振动状态正常；最终输出异常或正常判定结论及异常指数。

21、本发明的技术方案的有益效果是：

22、1、采集振动加速度信号与转速信号，经时间对齐和标准化处理生成标准化处理后的信号；通过构建相位锁定阶次复系数计算式，有效抑制转速波动带来的谱泄漏与阶次漂移问题，输出高质量阶次复系数，为后续循环倒谱指纹级特征构造奠定基础。

23、2、构建循环倒谱指纹级特征计算式，通过对数压缩、循环移位校正与离散余弦投影的融合优化，突破传统特征公式的信息表征局限，实现“噪声抑制-信息编码-维度压缩”一体化功能，循环倒谱指纹级特征具备强跨工况泛化能力与区分力，可精准识别不同类型振动异常，同时从阶次提取、特征构造到异常判定，层层递进优化，确保检测精度与工程实用性。

24、3、采用固定基准及基于马氏距离的判别机制，避免基准动态更新带来的稳定性风险，使判定结果一致性强、误差可控，适配工业场景中机械部件转速波动与特性动态变化的需求，助力优化运维流程、降低故障风险。

1.一种机械部件异常震动的智能化检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的机械部件异常震动的智能化检测方法，其特征在于，所述s1，具体包括：

3.根据权利要求1所述的机械部件异常震动的智能化检测方法，其特征在于，所述s1，具体包括：

4.根据权利要求3所述的机械部件异常震动的智能化检测方法，其特征在于，所述s1，具体包括：

5.根据权利要求4所述的机械部件异常震动的智能化检测方法，其特征在于，所述s1，具体包括：

6.根据权利要求1所述的机械部件异常震动的智能化检测方法，其特征在于，所述s2，具体包括：

7.根据权利要求1所述的机械部件异常震动的智能化检测方法，其特征在于，所述s2，具体包括：

8.根据权利要求7所述的机械部件异常震动的智能化检测方法，其特征在于，所述s2，具体包括：

9.根据权利要求1所述的机械部件异常震动的智能化检测方法，其特征在于，所述s2，具体包括：