基于调制随机共振的转子故障早期检测

基于调制随机共振的转子故障早期检测噪声是影响旋转机械早期故障检测的主要因素。只有抑制噪声增强信号、提高信噪比，才能从噪声中提取故障特征信息，为故障诊断特别是早期故障检测提供可靠的依据。文中根据非线性双稳系统在噪声和弱周期信号作用下的周期响应特性，将调制技术与随机共振原理相结合，提出了调制随机共振方法，实现了在较宽的频率范围内从强噪声中检测微弱周期信号。理论分析、数值仿真和实验结果表明，对信号进行调制产生的差频分量可形成低频信号，该低频信号通过双稳系统易产生随机共振，从而使随机共振发生在具有优良频率特性的低频区，能使微弱的故障信号特征突出、明显而易于捕捉。该方法灵活、可靠，在转子系统早期故障检测方面的应用是可行的。Noise  is  the  main  factor  influencing  incipient  rotor  machine  failure  detection.  Only  when  the  noise  is  suppressed  and  SNR  is  improved,  the  failure  characteristic  information  can  be  picked  up  from  noise  supplying  the  reliable  basis  for  failure  detection  especially  the  incipient  failure  detection.  The  modulated  stochastic  resonance  method  is  proposed  according  to  the  period  response  characteristics  in  nonlinear  bistable  system  caused  by  noise  and  weak  period  signal.  The  weak  periodic  signals  can  be  distinguished  from  strong  noise  in  broaden  frequency  range  with  this  method.  The  theoretical  analysis,  numerical  simulation  and  experiment  results  manifest  that  differential  frequency  component  generated  by  signal  modulation  can  form  low  frequency  signal.  The  stochastic  resonance  is  easily  generated  when  the  low  frequency  signal  acts  on  the  bistable  system.  The  frequency  of  stochastic  resonance  is  on  low  frequency  range  making  the  characteristics  of  weak  fault  signal  obviously  and  easily  to  capture.  The  method  is  flexible,  reliable  and  effective  in  application  of  the  incipient  fault  detection  in  rotor  system.