Рассмотрим ходовую часть с шестью зубчатыми колесами, приводимыми в действие двигателем, который оборудован датчиком вибрации, как показано на рисунке ниже. Шестерня 1 на валу мотора зацепляется с шестерней 2 с передаточным отношением 17:1. Конечное передаточное отношение, то есть отношение между шестернями 1 и 2 и шестернями 3 и 4, составляет 51:1. Шестерня 5, также на валу мотора, зацепляется с шестерней 6 с передаточным отношением 10:1. Двигатель вращается со скоростью 180 об/мин, и частота дискретизации датчика вибрации составляет 50 кГц. Чтобы получить сигнал, содержащий только зацепляющие компоненты для передач 5 и 6, отфильтровывайте компоненты вращения вала, передачи 1 и 2 и, 3 и 4 путем определения их передаточных чисел 17 и 51 в orderList. Компоненты сигнала, соответствующие повороту 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 бы использовали измеренные данные, такие как сигналы вибрации, полученные с акселерометра. В данном примере сгенерируйте сигнал TSA X, который является 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 разностный сигнал сигнала TSA, используя шаг расчета, об/мин и порядки mesh, которая будет отфильтрована.

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

Область выхода Y вектор, содержащий сигнал mesh и гармоники для передач 5 и 6.

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

tsadifference(X,fs,rpm,orderList)

На графике амплитудного спектра наблюдайте следующие компоненты:

В этом примере sineWavePhaseMod.mat содержит данные фазовой модулированной синусоиды. XT является расписанием с данными о синусоиде и rpm используется 60 об/мин. Синусоида имеет частоту 32 Гц. Чтобы отфильтровать немодулированные синусоиды и боковые полосы фазы сигнала модуляции, используйте 32 как 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, что значения времени в XT строго увеличиваются, равноудалены и конечны.

Вычислите разностный сигнал и его амплитудный спектр. Установите значение 'Domain' на 'frequency' поскольку порядки указаны в Гц.

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

Y=1024×1 timetable
         Time            Data   
    ______________    __________

    0 sec             2.2849e-15
    0.00097656 sec      0.046525
    0.0019531 sec       0.091185
    0.0029297 sec        0.13219
    0.0039062 sec         0.1679
    0.0048828 sec        0.19688
    0.0058594 sec        0.21799
    0.0068359 sec        0.23039
    0.0078125 sec         0.2336
    0.0087891 sec        0.22751
    0.0097656 sec        0.21239
    0.010742 sec         0.18888
    0.011719 sec         0.15793
    0.012695 sec         0.12081
    0.013672 sec        0.079041
    0.014648 sec        0.034303
      ⋮

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
      ⋮

Область выхода Y является расписанием, которое содержит разностный сигнал, в то время как S является вектором, который содержит амплитудный спектр сигнала различия Y.

В этом примере sineWaveRectangularPulse.mat содержит данные синусоиды, модулированной прямоугольным импульсом. X является вектором с модулированными данными о синусоиде, полученными при скорости вала 60 об/мин. Немодулированная синусоида имеет частоту 32 Гц и амплитуду 1,0 модуль

Загрузите данные и постройте график разностного сигнала модулированного сигнала TSA X. Чтобы получить разностный сигнал, отфильтровывайте немодулированную синусоиду и боковые полосы сигнала модуляции путем определения частоты 32 Гц в orderList. Установите значение 'Domain' на 'frequency'.

load('sineWaveRectangularPulse.mat','X','t','rpm','orderList')
tsadifference(X,t,rpm,orderList,'Domain','frequency');

Из графика наблюдайте форму волны и амплитудный спектр разностного и необработанного сигналов, соответственно. Заметьте, что разностный сигнал содержит все, кроме: