tsaregular

Регулярный сигнал синхронного во времени усредненного сигнала

Описание

пример

Y = tsaregular(X,fs,rpm,orderList) вычисляет регулярный Y сигнала из сигнального вектора синхронного во времени усредненного (TSA) X использование частоты дискретизации fs, скорость вращения rpm, и порядки быть сохраненным orderListY вычисляется путем сохранения первичной частоты, компонентов в orderList, и их соответствующие гармоники от X. Можно использовать Y далее извлекать индикаторы состояния вращающегося машинного оборудования для прогнозирующего обслуживания. Например, извлекая индикатор FM0 из Y полезно в идентификации существенных изменений, таких как перелом зуба механизма или тяжелый износ в коробке передач.

пример

Y = tsaregular(X,t,rpm,orderList) вычисляет регулярный Y сигнала из сигнального вектора TSA X с соответствующими временными стоимостями от t.

пример

Y = tsaregular(XT,rpm,orderList) вычисляет регулярный Y сигнала из сигнала TSA, сохраненного в расписании XTxt должен содержать одну числовую переменную столбца.

пример

[Y,S] = tsaregular(___) возвращает амплитудный спектр S из регулярного Y сигналаS вычисленное использование амплитудного спектра нормированного быстрого преобразования Фурье (FFT) Y.

пример

___ = tsaregular(___,Name,Value) позволяет вам задавать дополнительные параметры с помощью одного или нескольких аргументов пары "имя-значение". Можно использовать этот синтаксис с любым из предыдущих аргументов ввода и вывода.

пример

tsaregular(___) без выходных аргументов строит временной интервал и графики частотного диапазона необработанных и регулярных сигналов TSA.

Примеры

свернуть все

Считайте ходовую часть с шестью механизмами управляемой двигателем, который оснащен датчиком вибрации, как изображено на рисунке ниже. Механизм 1 на вале двигателя сцепляется с механизмом 2 с передаточным отношением 17:1. Итоговое передаточное отношение, то есть, отношение между механизмами 1 и 2 и механизмами 3 и 4, 51:1. Механизм 5, также на вале двигателя, сцепляется с механизмом 6 с передаточным отношением 10:1. Двигатель вращается на уровне 180 об/мин, и частота дискретизации датчика вибрации составляет 50 кГц. Чтобы сохранить сигнал, содержащий запутывающие компоненты механизмов 1 и 2, механизмы 3 и 4 и, вращение вала, задают свои передаточные отношения 17 и 51 в orderList. Компоненты сигнала, соответствующие вращению вала (порядок = 1), всегда неявно включаются в расчет.

rpm = 180;                                          
fs = 50e3;                                          
t = (0:1/fs:(1/3)-1/fs)';                           % sample times
orderList = [17 51];                                
f = rpm/60*[1 orderList 10];

На практике вы использовали бы результаты измерений, такие как сигналы вибрации, полученные из акселерометра. В данном примере сгенерируйте сигнал TSA X, который является симулированными данными из датчика вибрации, смонтированного на двигателе.

X = sin(2*pi*f(1)*t) + sin(2*pi*2*f(1)*t) + ...     % motor shaft rotation and harmonic
    3*sin(2*pi*f(2)*t) + 3*sin(2*pi*2*f(2)*t) + ... % gear mesh vibration and harmonic for gears 1 and 2
    4*sin(2*pi*f(3)*t) + 4*sin(2*pi*2*f(3)*t) + ... % gear mesh vibration and harmonic for gears 3 and 4
    2*sin(2*pi*10*f(1)*t);                          % gear mesh vibration for gears 5 and 6

Вычислите регулярный сигнал сигнала TSA использование шага расчета, об/мин и порядков mesh, которые будут сохранены.

Y = tsaregular(X,t,rpm,orderList);

Выход Y вектор, содержащий все кроме сигнала mesh механизма и гармоник для механизмов 5 и 6.

Визуализируйте регулярный сигнал, необработанный сигнал TSA и их амплитудный спектр на графике.

tsaregular(X,fs,rpm,orderList)

Figure contains 2 axes. Axes 1 with title Regular Signal contains 2 objects of type line. These objects represent Raw Signal, Regular Signal. Axes 2 with title Order Amplitude Spectrum contains 2 objects of type stem. These objects represent Raw Signal, Regular Signal.

Из амплитудного графика спектра наблюдайте следующие компоненты:

  • Сохраненный компонент в 17-м порядке и его гармоника в 34-м порядке

  • Второй сохраненный компонент в 51-м порядке и его гармоника в 102-м порядке

  • Отфильтрованные компоненты mesh для механизмов 5 и 6 в 10-м порядке

  • Сохраненный компонент вала в 1-х и 2-х порядках

  • Амплитуды на графике спектра совпадают с амплитудами отдельных сигналов

В этом примере, sineWavePhaseMod.mat содержит данные модулируемой синусоиды фазы. XT расписание с данными о синусоиде и rpm используемый 60 об/мин. Синусоида имеет частоту 32 Гц и восстановить немодулируемую синусоиду, использовать 32 в качестве orderList.

Загрузите данные и необходимые переменные.

load('sineWavePhaseMod.mat','XT','rpm','orders')
head(XT,4)
ans=4×1 timetable
         Time          Data  
    ______________    _______

    0 sec                   0
    0.00097656 sec     0.2011
    0.0019531 sec     0.39399
    0.0029297 sec     0.57078

Обратите внимание на то, что временные стоимости в XT строго увеличиваются, равноотстоящий, и конечный.

Вычислите регулярный сигнал и его амплитудный спектр. Установите значение 'Domain' к 'frequency' поскольку порядки находятся в Гц.

[Y,S] = tsaregular(XT,rpm,orders,'Domain','frequency')
Y=1024×1 timetable
         Time            Data   
    ______________    __________

    0 sec             -2.552e-15
    0.00097656 sec       0.14928
    0.0019531 sec        0.29283
    0.0029297 sec        0.42512
    0.0039062 sec        0.54108
    0.0048828 sec        0.63624
    0.0058594 sec        0.70695
    0.0068359 sec        0.75049
    0.0078125 sec         0.7652
    0.0087891 sec        0.75049
    0.0097656 sec        0.70695
    0.010742 sec         0.63624
    0.011719 sec         0.54108
    0.012695 sec         0.42512
    0.013672 sec         0.29283
    0.014648 sec         0.14928
      ⋮

S = 1024×1 complex

   0.0000 + 0.0000i
   0.0000 - 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
  -0.0000 - 0.0000i
  -0.0000 - 0.0000i
  -0.0000 - 0.0000i
  -0.0000 + 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
  -0.0000 - 0.0000i
      ⋮

Выход Y расписание, которое содержит регулярный сигнал, то есть, немодулируемую синусоиду, в то время как S вектор, который содержит амплитудный спектр регулярного Y сигнала.

В этом примере, sineWaveAmpMod.mat содержит данные модулируемой синусоиды амплитуды. X вектор с модулируемыми данными о синусоиде амплитуды, полученными на скорости вала 60 об/мин. Немодулируемая синусоида имеет частоту 32 Гц и амплитуду 1,0 модулей.

Загрузите данные и постройте регулярный сигнал модулируемого TSA амплитуды, сигнализируют о X. Чтобы сохранить немодулируемый сигнал, задайте частоту 32 Гц в orderList. Установите значение 'Domain' к 'frequency'.

load('sineWaveAmpMod.mat','X','t','rpm','orderList')
tsaregular(X,t,rpm,orderList,'Domain','frequency');

Figure contains 2 axes. Axes 1 with title Regular Signal contains 2 objects of type line. These objects represent Raw Signal, Regular Signal. Axes 2 with title Amplitude Spectrum contains 2 objects of type stem. These objects represent Raw Signal, Regular Signal.

Из графика наблюдайте форму волны и амплитудный спектр регулярных и необработанных сигналов, соответственно. Заметьте, что регулярный сигнал содержит немодулируемую синусоиду с амплитудой 1,0 модулей и частотой 32 Гц.

Входные параметры

свернуть все

Сигнал синхронного во времени усредненного (TSA) в виде вектора. Синхронный во времени усредненный сигнал вычисляется от длинного и относительно периодического необработанного сигнала до синхронизации, передискретизации и усреднения. Для получения дополнительной информации о сигналах TSA смотрите tsa.

Синхронное во времени усреднение является удобным методом сокращения фонового шума спектра комплексных сигналов. Это эффективно при концентрации полезной информации, которая может быть извлечена из сигнала временной области для прогнозирующего обслуживания. Синхронизация обычно требует сигнала импульса тахометра в дополнение к необработанным данным о датчике. Сигнал TSA изображает измерения в равномерно распределенных угловых положениях по одному обороту вала интереса.

Сигнал времени, синхронного усредненного (TSA) в виде расписания. XT должен содержать одно числовое соответствие переменной столбца сигналу TSA. Временные стоимости в XT должен строго увеличиваться, равноотстоящий, и конечный.

Частота дискретизации TSA сигнализирует в Герц в виде положительной скалярной величины.

Шаги расчета TSA сигнализируют в виде положительной скалярной величины или вектора из положительных значений.

Если t :

  • Положительная скалярная величина, это содержит временной интервал или длительность между выборками. Необходимо задать t как duration переменная.

  • Вектор из положительных значений, это содержит шаги расчета, соответствующие элементам в X. Временные стоимости должны строго увеличиваться, равноотстоящий, и конечный. Можно задать t как double или duration переменная.

Скорость вращения вала в виде положительной скалярной величины. tsaregular использует пропускную способность, равную скорости вала и значению 'NumSidebands'вокруг частот интереса вычислить Y от сигнала TSA. Задайте rpm в оборотах в минуту. Компоненты сигнала, соответствующие этой частоте, то есть, order = 1 всегда сохраняются.

Порядки, которые будут сохранены от TSA, сигнализируют в виде вектора из положительных целых чисел. Выберите порядки и гармоники, которые будут сохранены от сигнала TSA путем наблюдения их на амплитудном графике спектра. Например, задайте orderList когда известная mesh заказывает в зубчатой передаче, чтобы сохранить желаемые компоненты и их гармоники. Для получения дополнительной информации смотрите, Находят и Визуализируют Регулярный Сигнал Составного Сигнала TSA. Задайте модули orderList путем выбора соответствующего значения для 'Domain'.

Аргументы в виде пар имя-значение

Задайте дополнительные разделенные запятой пары Name,Value аргументы. Name имя аргумента и Value соответствующее значение. Name должен появиться в кавычках. Вы можете задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке, например: Name1, Value1, ..., NameN, ValueN.

Пример: ...,'NumSidebands',2

Количество вала и механизма, поймавшего в сети гармоники частоты, которые будут отфильтрованы в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'NumHarmonics'и положительное целое число. Измените 'NumHarmonics'если ваш сигнал TSA содержит больше чем две известных гармоники компонентов, которые будут отфильтрованы.

Количество боковых полос, которые будут сохранены от orderList частоты и их гармоники в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'NumSidebands'и неотрицательное целое число. Ширина боковых полос определяется с помощью 2*(rpm/60)*(NumSidebands+0.5). Измените 'NumSidebands'на основе количества боковых полос, которые будут сохранены от X как наблюдается в амплитудном графике спектра.

Количество вращений вала в TSA сигнализирует в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'NumRotations'и положительное целое число. Измените 'NumRotations'если ваш вход X или XT содержит данные больше чем для одного вращения вала механизма драйвера. Функция использует 'NumRotations'чтобы определить количество вращений, которые покажут на оси X графика. Фильтрация приводит к Y не затронуты этим значением.

Модули orderList значения в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'Domain'и одно из следующего:

  • 'frequency', если порядки в orderList заданы как частоты в модулях Герц.

  • 'order', если порядки в orderList заданы как количество вращений относительно значения rpm. Например, если скорость вращения управляемого механизма задана как фактор об/мин механизма драйвера, задайте 'Domain'как 'order'. Кроме того, выберите 'order' если вы выдерживаете сравнение, данные получили из машин, действующих на различных скоростях.

Выходные аргументы

свернуть все

Регулярный сигнал сигнала TSA, возвращенного как:

  • Вектор, когда сигнал TSA задан как векторный X.

  • Расписание, когда сигнал TSA задан как расписание XT.

Y вычисляется путем сохранения первичной частоты, компонентов в orderList, боковые полосы первого порядка в 'NumSidebands', и их соответствующие гармоники от X. Можно использовать Y далее извлекать индикаторы состояния вращающегося машинного оборудования для прогнозирующего обслуживания. Например, извлекая индикатор FM0 из Y полезно в идентификации существенных изменений, таких как перелом зуба механизма или тяжелый износ в коробке передач. Для получения дополнительной информации о как Y вычисляется, см. Алгоритмы.

Амплитудный спектр регулярного сигнала, возвращенного как вектор. S нормированное быстрое преобразование Фурье Y сигналаS та же длина, как вход TSA сигнализирует о X. Для получения дополнительной информации о как S вычисляется, см. Алгоритмы.

Алгоритмы

Regular Signal

Регулярный сигнал вычисляется из сигнала TSA путем сохранения следования из спектра сигнала:

  • Частота вала и ее гармоники

  • Частоты сцеплений механизма и их гармоники

  • Опционально, боковые полосы заданы в 'NumSidebands'на частотах сцеплений механизма и их гармониках

tsaregular использует пропускную способность, равную временам скорости вала значение 'NumSidebands', вокруг частот интереса, чтобы вычислить Y от сигнала TSA. Регулярный сигнал связан с остаточным сигналом посредством уравнения Yregular= XYresidual. Если боковые полосы первого порядка сохраняются в регулярном сигнале, то, Yregular= XYdifference.

Amplitude Spectrum

Амплитудный спектр регулярного сигнала вычисляется можно следующим образом,

S = fft(Y)длина(Y)*2

Здесь, Y регулярный сигнал.

Ссылки

[1] Макфадден, P.D. "Исследование Метода для Раннего Обнаружения Отказа в Механизмах Обработкой сигналов Среднего значения области Времени Запутывающей Вибрации". Аэро Движение Технический Меморандум 434. Мельбурн, Австралия: Аэронавигационные Научно-исследовательские лаборатории, апрель 1986.

[2] Večeř, P., Марсель Крейдл и R. Šmíd. "Индикаторы состояния для Систем мониторинга Коробки передач". Протоколы Polytechnica 45.6 (2005), страницы 35-43.

[3] Zakrajsek, J. J. Таунсенд, D. P. и палубное судно, H. J. "Анализ методов обнаружения отказа механизма в применении к делающим ямки данным об отказе усталости". Технический меморандум 105950. НАСА, апрель 1993.

[4] Zakrajsek, Джеймс Дж. "Расследование механизма поймал в сети методы предсказания отказа". OH Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства Кливленд Научно-исследовательский центр Льюиса, 1989. № NASA-E-5049.

Смотрите также

|

Введенный в R2018b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте