Рассмотрим трансмиссию с шестью зубчатыми колесами, приводимыми в движение двигателем, оснащенным датчиком вибрации, как показано на рисунке ниже. Шестерня 1 на валу двигателя входит в зацепление с шестерней 2 с передаточным отношением 17:1. Конечное передаточное число, то есть отношение между шестернями 1 и 2 и шестернями 3 и 4, составляет 51:1. Шестерня 5, также на валу двигателя, входит в зацепление с шестерней 6 с передаточным отношением 10:1. Двигатель вращается со скоростью 180 об/мин, а частота дискретизации датчика вибрации составляет 50 кГц. Для получения сигнала, содержащего только компоненты зацепления для зубчатых колес 5 и 6, отфильтруйте компоненты сигнала из-за зубчатых колес 1 и 2 и, 3 и 4, задав их 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 используются измеренные данные, такие как сигналы вибрации, полученные с акселерометра. В этом примере генерируется сигнал TSA X, которые являются моделируемыми данными от датчика вибрации, установленного 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 остаток сигнала TSA, используя время выборки, обороты в минуту и порядок ячеек, которые должны быть отфильтрованы.

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

Продукция Y - вектор, содержащий сигнал зубчатой сетки и гармоники для зубчатых колес 5 и 6.

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

tsaresidual(X,fs,rpm,orderList)

На графике амплитудного спектра наблюдайте следующие компоненты:

В этом примере: sineWavePhaseMod.mat содержит данные фазомодулированной синусоидальной волны. XT - расписание с данными синусоидальной волны и rpm используется 60 об/мин. Синусоидальная волна имеет частоту 32 Гц, и для фильтрации немодулированной синусоидальной волны используйте 32 в качестве orderList.

Загрузите данные и требуемые 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, что значения времени в XT строго увеличивающиеся, равноудаленные и конечные.

Вычислите остаточный сигнал и его амплитудный спектр. Установка значения 'Domain' кому 'frequency' так как порядки находятся в Гц.

[Y,S] = tsaresidual(XT,rpm,orders,'Domain','frequency')

Y=1024×1 timetable
         Time           Data   
    ______________    _________

    0 sec             2.552e-15
    0.00097656 sec     0.051822
    0.0019531 sec       0.10116
    0.0029297 sec       0.14566
    0.0039062 sec       0.18317
    0.0048828 sec       0.21188
    0.0058594 sec       0.23039
    0.0068359 sec       0.23776
    0.0078125 sec        0.2336
    0.0087891 sec       0.21803
    0.0097656 sec       0.19174
    0.010742 sec         0.1559
    0.011719 sec        0.11215
    0.012695 sec       0.062503
    0.013672 sec      0.0092782
    0.014648 sec      -0.045032
      ⋮

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
      ⋮

Продукция Y - расписание, содержащее остаточный сигнал, то есть сигнал фазовой модуляции, в то время как S - вектор, содержащий амплитудный спектр остаточного сигнала; Y.

В этом примере: sineWaveAmpMod.mat содержит данные амплитудно-модулированной синусоидальной волны. X - вектор с амплитудно-модулированными синусоидальными данными, полученными при скорости вала 60 об/мин. Немодулированная синусоидальная волна имеет частоту 32 Гц и амплитуду 1,0 единицы.

Загрузить данные и построить график остаточного сигнала амплитудно-модулированного сигнала TSA X. Чтобы получить остаточный сигнал, отфильтруйте немодулированную синусоидальную волну, задав частоту 32 Гц в orderList. Установка значения 'Domain' кому 'frequency'.

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

На графике наблюдают за формой сигнала и амплитудным спектром остаточного и необработанного сигналов соответственно.