本發(fā)明屬于港口設(shè)備門(mén)座式起重機(jī)故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種門(mén)座式起重機(jī)微弱振動(dòng)信號(hào)的幅值檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

在門(mén)座式起重機(jī)關(guān)鍵部件(如提升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等)發(fā)生早期故障時(shí)，其振動(dòng)信號(hào)中的有效成分異常微弱，常淹沒(méi)于強(qiáng)烈的背景噪聲和起重機(jī)不規(guī)則振動(dòng)中。因此，如何從強(qiáng)噪聲背景下檢測(cè)出有效的微弱信號(hào)特征信息，已成為門(mén)座式起重機(jī)早期故障診斷的關(guān)鍵問(wèn)題之一。總體而言，目前微弱信號(hào)檢測(cè)主要集中在兩大方向：一是利用信號(hào)處理的方法對(duì)噪聲進(jìn)行抑制或消除，如小波分析、自適應(yīng)分解、高階譜等等。然而，當(dāng)噪聲頻率與信號(hào)頻率相等或相接近時(shí)，在抑制噪聲的同時(shí)有用信號(hào)不可避免的受到損害，這極大地影響微弱信號(hào)特征的提取效果；二是利用某些非線性系統(tǒng)自身的特性對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，目前應(yīng)用較多的非線性方法有隨機(jī)共振法、混沌振子法和差分振子法等，其中混沌振子和差分振子適用于檢測(cè)頻率已知的場(chǎng)合，而隨機(jī)共振適用于檢測(cè)頻率未知的情況。

隨機(jī)共振系統(tǒng)就是一個(gè)非線性雙穩(wěn)系統(tǒng)，它突出了信號(hào)、噪聲及非線性系統(tǒng)三者之間的某種最佳匹配和協(xié)同作用，其本質(zhì)是輸入信號(hào)與噪聲的協(xié)作效應(yīng)，是噪聲能量轉(zhuǎn)化為信號(hào)能量的結(jié)果。混沌振子利用非線性系統(tǒng)對(duì)初始條件的敏感性，依據(jù)相平面軌跡是否能從混沌狀態(tài)躍變到大尺度周期狀態(tài)來(lái)判斷待檢測(cè)頻率的存在與否。差分振子和混沌振子均是利用非線性動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)初值的敏感性及對(duì)噪聲免疫力進(jìn)行微弱信號(hào)檢測(cè)。但混沌振子法需要解一個(gè)非線性微分方程，必須進(jìn)行大量的數(shù)值積分運(yùn)算,因此妨礙了它在在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，而差分振子法只需解一個(gè)差分方程組,運(yùn)算量較混沌振子法小很多。

差分振子法作為一種可視化的檢測(cè)方法，差分方程構(gòu)造檢測(cè)器，確定系統(tǒng)激勵(lì)頻率f_e及檢測(cè)頻率f_d，通過(guò)辨識(shí)差分振子輸出相圖的狀態(tài)來(lái)判定輸入的測(cè)試信號(hào)中是否存在待檢測(cè)頻率。若差分振子相圖收斂于極環(huán)，則說(shuō)明待檢測(cè)信號(hào)中存在待檢測(cè)頻率f_d。若差分振子相圖收斂于極點(diǎn)，則說(shuō)明待檢測(cè)信號(hào)中不存在待檢測(cè)頻率f_d或待檢測(cè)信號(hào)噪聲過(guò)于強(qiáng)烈，差分振子系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)出待檢測(cè)信號(hào)中是否存在待檢測(cè)頻率f_d。

然而，目前基于差分振子的微弱信號(hào)檢測(cè)主要集中于利用差分振子相圖的差異檢測(cè)特有頻率成分的有無(wú)，或利用相圖的大小定性表征微弱信號(hào)幅值的大小，而無(wú)法對(duì)所包含的微弱信號(hào)的幅值進(jìn)行定量檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種門(mén)座式起重機(jī)早期故障微弱振動(dòng)信號(hào)的幅值檢測(cè)方法，該方法通過(guò)添加與微弱振動(dòng)信號(hào)相同頻率、完全反相的逆向信號(hào)實(shí)現(xiàn)微弱周期信號(hào)的逆向幅值精確檢測(cè)，克服了現(xiàn)有差分振子檢測(cè)微弱信號(hào)時(shí)無(wú)法定量表征幅值的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種門(mén)座式起重機(jī)微弱振動(dòng)信號(hào)的幅值檢測(cè)方法，包括以下步驟：

1)將采集的門(mén)座式起重機(jī)的原始振動(dòng)信號(hào)的數(shù)字信號(hào)輸入預(yù)先建立的差分振子系統(tǒng)，繪制差分振子相圖；

2)將上述差分振子相圖歸一化處理，判斷原始振動(dòng)信號(hào)中是否有待檢測(cè)頻率信號(hào)；

3)若有待檢測(cè)頻率信號(hào)，在待檢測(cè)頻率信號(hào)中加入一與待檢測(cè)頻率信號(hào)相同頻率的逆向信號(hào)將信號(hào)T₂＝T₁+n(t)+G₁輸入上述差分振子系統(tǒng)，繪制差分振子相圖；以該差分振子相圖最小外接正方形的邊長(zhǎng)作為指標(biāo)，定量表征差分振子相圖的大小，控制在0到180度區(qū)間變化，每一變化間隔為1度，差分振子相圖最小時(shí)對(duì)應(yīng)的值，即為微弱振動(dòng)信號(hào)T₁的相位

其中，待檢測(cè)頻率信號(hào)T＝T₁+n(t)，n(t)為干擾成份，微弱振動(dòng)信號(hào)A₁為微弱振動(dòng)信號(hào)T₁的幅值，f_d是待檢測(cè)頻率，為微弱振動(dòng)信號(hào)T₁的相位；為逆向信號(hào)G₁的相位，t表示時(shí)間；

4)依據(jù)微弱振動(dòng)信號(hào)的相位向待檢測(cè)頻率信號(hào)中加入一個(gè)與微弱振動(dòng)信號(hào)相同頻率、相同相位的逆向信號(hào)G₂，構(gòu)造如下信號(hào)：

調(diào)節(jié)逆向信號(hào)G₂的幅值A(chǔ)₂并同時(shí)觀察差分振子系統(tǒng)輸出差分振子相圖，差分振子相圖達(dá)到最小時(shí)的幅值A(chǔ)₂即為微弱振動(dòng)信號(hào)T₁幅值A(chǔ)₁。

本發(fā)明利用差分振子系統(tǒng)檢測(cè)出微弱振動(dòng)故障信號(hào)后，利用調(diào)節(jié)逆向添加的相同頻率的信號(hào)G₁中的相位確定微弱振動(dòng)信號(hào)T₁的相位利用調(diào)節(jié)逆向添加的相同頻率、相同相位的信號(hào)G₂的幅值A(chǔ)₂確定微弱振動(dòng)信號(hào)T₁的幅值A(chǔ)₁，從而可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)在微弱振動(dòng)信號(hào)中幅值的定量檢測(cè)，從而檢測(cè)出門(mén)座式起重機(jī)中的早期微弱故障特征信號(hào)，提早發(fā)現(xiàn)故障隱患，適用于檢測(cè)已知頻率的微弱信號(hào)的幅值，進(jìn)而判斷設(shè)備是否發(fā)生故障。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的微弱振動(dòng)信號(hào)的幅值檢測(cè)的整體工作原理圖；

圖2是本發(fā)明的微弱振動(dòng)信號(hào)的幅值檢測(cè)的流程圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)含噪仿真信號(hào)是否含有30Hz頻率成分時(shí)的差分振子相圖(幅值A(chǔ)＝0.75)；

圖4是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)含噪仿真信號(hào)是否含有30Hz頻率成分時(shí)的差分振子相圖(幅值A(chǔ)＝1.0)；

圖5是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)含噪仿真信號(hào)是否含有30Hz頻率成分時(shí)的差分振子相圖(幅值A(chǔ)＝1.25)；

圖6是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的原始信號(hào)幅值變化與差分振子相圖大小的關(guān)系曲線；

圖7為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的差分振子相圖大小隨相位變化的趨勢(shì)；

圖8為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的差分振子相圖大小隨相位變化的趨勢(shì)(局部放大圖)；

圖9為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的差分振子相圖大小隨幅值A(chǔ)₂變化的趨勢(shì)。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于所列的實(shí)施例。

參見(jiàn)圖1-2所示，一種門(mén)座式起重機(jī)微弱振動(dòng)信號(hào)的幅值檢測(cè)方法，包括以下步驟：

將采集的門(mén)座式起重機(jī)的原始振動(dòng)信號(hào)的數(shù)字信號(hào)輸入差分振子系統(tǒng)，繪制差分振子相圖；

將上述差分振子相圖歸一化處理，判斷原始振動(dòng)信號(hào)中是否有待檢測(cè)頻率信號(hào)；

若有待檢測(cè)頻率信號(hào)，在待檢測(cè)頻率信號(hào)中加入一個(gè)與待檢測(cè)頻率信號(hào)相同頻率的逆向信號(hào)將信號(hào)T₂＝T₁+n(t)+G₁輸入上述差分振子系統(tǒng)，繪制差分振子相圖；以該差分振子相圖最小外接正方形的邊長(zhǎng)作為指標(biāo)，定量表征差分振子相圖的大小，控制在0到180度區(qū)間變化，每一變化間隔為1度，差分振子相圖最小時(shí)對(duì)應(yīng)的值，即為微弱振動(dòng)信號(hào)T₁的相位此時(shí)

其中，待檢測(cè)頻率信號(hào)T＝T₁+n(t)，n(t)為干擾成份，微弱振動(dòng)信號(hào)A₁為微弱振動(dòng)信號(hào)T₁的幅值，f_d是待檢測(cè)頻率，為微弱振動(dòng)信號(hào)T₁的相位；為逆向信號(hào)G₁的相位，t表示時(shí)間；

依據(jù)檢測(cè)出的微弱振動(dòng)信號(hào)的相位向待檢測(cè)頻率信號(hào)中加入一個(gè)與微弱振動(dòng)信號(hào)相同頻率、相同相位的逆向信號(hào)G₂，構(gòu)造如下信號(hào)：

其中，逆向信號(hào)G₂與微弱振動(dòng)信號(hào)T₁的頻率、相位相同，逆向信號(hào)G₂的幅值A(chǔ)₂在[0，max(T)]范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)逆向信號(hào)G₂的幅值A(chǔ)₂并同時(shí)觀察差分振子系統(tǒng)輸出差分振子相圖，差分振子相圖達(dá)到最小時(shí)的幅值A(chǔ)₂即為微弱振動(dòng)信號(hào)T₁幅值A(chǔ)₁，此時(shí)A₂＝A₁。

通過(guò)以上步驟，檢測(cè)出了微弱振動(dòng)信號(hào)T₁幅值A(chǔ)₁的大小后，即可實(shí)現(xiàn)判斷出門(mén)座式起重機(jī)存在設(shè)備故障，并確定設(shè)備的故障部位以及故障程度。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中，所述原始振動(dòng)信號(hào)，可以是通過(guò)安裝在門(mén)座式起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵部件(關(guān)鍵部件如提升機(jī)構(gòu)的減速器及滾筒支撐軸承座、變幅機(jī)構(gòu)的減速器及齒輪齒條的軸承座、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的大型回轉(zhuǎn)支承和驅(qū)動(dòng)小齒輪等)上的壓電式振動(dòng)加速度傳感器采集，在提取了門(mén)座式起重機(jī)的振動(dòng)信號(hào)，由數(shù)據(jù)采集儀將該信號(hào)放大濾波后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而得到所述的數(shù)字信號(hào)，可以存儲(chǔ)至計(jì)算機(jī)中按上述的方法步驟，由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)進(jìn)行處理，從而可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)出是否存在包含待檢測(cè)頻率的微弱振動(dòng)信號(hào)，并檢測(cè)出微弱振動(dòng)信號(hào)T₁幅值A(chǔ)₁的大小，從而可以實(shí)現(xiàn)判斷出門(mén)座式起重機(jī)存在設(shè)備故障，并確定設(shè)備的故障部位以及故障程度。

本發(fā)明中，所述將差分振子相圖歸一化處理判斷原始振動(dòng)信號(hào)中是否存在待檢測(cè)頻率信號(hào)，即振子相圖的橫縱坐標(biāo)均在[-1,1]內(nèi),然后以原點(diǎn)為圓心，以0.2為半徑畫(huà)圓，落入到圓域中點(diǎn)的個(gè)數(shù)記為n₁；若n/N＞0.1(N為差分振子相圖總的點(diǎn)數(shù)，下同)則相圖收斂于極點(diǎn)，即可判斷原始振動(dòng)信號(hào)中不存在待檢測(cè)頻率信號(hào)；若n/N＜0.02則相同收斂于極環(huán)，即可判斷原始振動(dòng)信號(hào)中存在待檢測(cè)頻率信號(hào)。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中，所述差分振子系統(tǒng)可以是根據(jù)被測(cè)門(mén)座式起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及零部件的幾何參數(shù)確定被測(cè)振動(dòng)信號(hào)中可能包含的故障特征頻率而建立，差分振子系統(tǒng)為二維離散線性系統(tǒng)，差分振子數(shù)學(xué)模型如下：

x_k+1＝ax_k+by_k (1)

式中a、b、c和d是系統(tǒng)參數(shù)，p是放大倍數(shù)，f_e是系統(tǒng)激勵(lì)頻率，T(k)為待檢測(cè)信號(hào)，f_d是待檢測(cè)頻率，f_s是待檢測(cè)信號(hào)的采樣頻率。

其中，系統(tǒng)參數(shù)一般設(shè)置為：a∈(0,0.05)、b∈(0.95,1.05)、c＝-1和d＝-1，放大倍數(shù)p∈(1,5)，系統(tǒng)激勵(lì)頻率根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算得到，計(jì)算方法為待檢測(cè)信號(hào)的采樣頻率為f_s∈[50,10000]，待檢測(cè)頻率f_d的范圍取決于采樣頻率f_s，二者關(guān)系為為

具體計(jì)算時(shí)，一般可設(shè)置為a＝0.005，b＝1.004，c＝-1，d＝-1，設(shè)定好差分振子系統(tǒng)參數(shù)后，將待檢測(cè)信號(hào)T(k)輸入到差分振子系統(tǒng)中，計(jì)算得到兩個(gè)時(shí)間序列{x_k}和{y_k}，進(jìn)而可繪制出差分振子的相圖。

圖3為含噪仿真信號(hào)T＝A·sin(2π·30·t)+noise輸入差分振子后得到的相圖。

其中A為周期性信號(hào)的幅值，noise為為隨機(jī)高斯白噪聲。利用差分振子對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，參數(shù)設(shè)置如下：待檢測(cè)頻率f_d＝30Hz；放大倍數(shù)p＝1；激勵(lì)頻率f_e＝0.33，系統(tǒng)初始值x(1)＝10、y(1)＝10。改變信號(hào)的幅值A(chǔ)，得到不同的差分振子輸出相圖，如圖3至圖5所示。其中，圖3為幅值為0.75時(shí)的差分振子輸出相圖，圖4為幅值為1.0時(shí)的差分振子輸出相圖，圖5為幅值為1.25時(shí)的差分振子輸出相圖。

從圖3至圖5的對(duì)比中可以看出，隨著信號(hào)幅值的增大，差分振子的相圖也隨之不斷地增大。若以差分振子相圖最小外接正方形的邊長(zhǎng)作為指標(biāo)來(lái)定量表征差分振子輸出相圖的大小(如3至圖5中的實(shí)線正方形)，則差分振子檢測(cè)信號(hào)幅值的增加與正方形邊長(zhǎng)的增加具有單調(diào)遞增的線性比例關(guān)系，在此分析中檢測(cè)信號(hào)的幅值，每增加0.25對(duì)應(yīng)的正方形邊長(zhǎng)增加20。正方形邊長(zhǎng)與信號(hào)幅值的關(guān)系如圖6所示。

在差分振子各參數(shù)設(shè)置相同的條件下，差分振子相圖的大小反映了信號(hào)幅值的大小。在無(wú)法確定信號(hào)幅值與差分振子相圖大小的比例關(guān)系的條件下，傳統(tǒng)方法無(wú)法獲得待檢測(cè)信號(hào)的精確幅值，盡管可以獲得待檢測(cè)信號(hào)幅值的相對(duì)大小，即差分振子相圖大者，其表征的幅值也較大。

在實(shí)際的故障診斷中，尤其是對(duì)設(shè)備的劣化過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，需要對(duì)信號(hào)的幅值變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。差分振子作為一個(gè)線性離散二階系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)固定之后，具有線性疊加性，而差分方程反映了差分振子檢測(cè)器的本質(zhì)規(guī)律，因此，可以用來(lái)對(duì)微弱信號(hào)的幅值進(jìn)行表征。

設(shè)輸入信號(hào)是由單一頻率的信號(hào)和噪聲組成的序列，表示成如下形式

T(k)＝s(k)+n(k) (3)

式中，n(k)表示噪聲。

設(shè)由單一頻率的信號(hào)s(k)引起的輸出為x_k(其中k＝1,2,…,N，N為輸入信號(hào)序列的長(zhǎng)度，以下同)，由噪聲n(k)引起的擾動(dòng)輸出為Δx_k，則由輸入信號(hào)T_(k)引起的輸出為(x_k+Δx_k)，代入到差分方程中則有

(x_k+2+Δx_k+2)+α(x_k+1+Δx_k+1)+β(x_k+Δx_k)＝f(k)[s(k)+n(k)] (4)

根據(jù)方程解的性質(zhì)可以將上述方程轉(zhuǎn)化為以下兩個(gè)方程

x_k+2+αx_k+1+βx_k＝f(k)s(k) (5)

Δx_k+2+αΔx_k+1+βΔx_k＝f(k)n(k) (6)

因此，根據(jù)方程解的性質(zhì)，若信號(hào)中有效頻率成分的幅值增加，只是影響式(5)，而不影響式(6)。換言之，在噪聲相同的條件下，方程解的變化只與信號(hào)中檢測(cè)頻率的幅值變化有關(guān)，即差分振子輸出相圖的變化只與檢測(cè)頻率幅值的變化有關(guān)。因此，在討論差分振子對(duì)信號(hào)的幅值表征時(shí)，只考慮檢測(cè)信號(hào)頻率的幅值變化即可。

設(shè)輸入信號(hào)是一個(gè)單一頻率的信號(hào)序列，表示為式(7)，

T(k)＝g(k) (7)

相應(yīng)的差分振子方程的解為x_k，將其帶入差分振子方程中

x_k+2+αx_k+1+βx_k＝f(k)g(k) (8)

如果輸入信號(hào)的幅值增大到原來(lái)的K倍，即

T(k)＝Kg(k) (9)

設(shè)其對(duì)應(yīng)的差分振子方程的解為z_k，則

z_k+2+αz_k+1+βz_k＝f(k)Kg(k) (10)

將式(8)兩端同時(shí)乘以K得

(Kx_k+2)+α(Kx_k+1)+β(Kx_k)＝f(k)Kg(k) (11)

比較(10)與(11)兩式可以得到如下結(jié)論

z_k＝Kx_k (12)

可見(jiàn)，輸入信號(hào)的幅值增大了K倍，則差分方程的解也相應(yīng)地增大了K倍，亦即差分方程輸出的相圖整體增大了K倍。

基于上述分析，本發(fā)明提出在原始含噪信號(hào)中增加一逆向信號(hào)，使原始含噪信號(hào)和逆向信號(hào)的幅值進(jìn)行對(duì)消，差分振子輸出相圖的尺寸必將會(huì)變小，若原始含噪信號(hào)有效成分的幅值和反相信號(hào)的幅值相等時(shí)，差分振子相圖將達(dá)到最小?；诖耍景l(fā)明提出了微弱振動(dòng)信號(hào)的差分振子逆向幅值檢測(cè)方法。

設(shè)有如下輸入信號(hào)

其中：A₁是輸入信號(hào)的幅值，f_d是輸入信號(hào)的頻率，φ₁是輸入信號(hào)的相位角。設(shè)n(t)是除待檢測(cè)特征信號(hào)之外的其他干擾，即待檢測(cè)信號(hào)為T(mén)＝T₁+n(t)。在待檢測(cè)信號(hào)T中再加入一個(gè)與特征信號(hào)頻率相同的信號(hào)G₁。

此時(shí)信號(hào)將變?yōu)?/p>

上式中，若則信號(hào)T₁和G₁將產(chǎn)生對(duì)消，此時(shí)信號(hào)T₂＝T+G₁中頻率f_d對(duì)應(yīng)的幅值將達(dá)到減小，將信號(hào)T₂輸入到差分振子系統(tǒng)中，差分振子的相圖也將減小。相位將嚴(yán)重影響信號(hào)T₁和G₁將產(chǎn)生對(duì)消效果，欲精確檢測(cè)微弱信號(hào)中有效頻率的精確幅值，必須確定該頻率的相位。

設(shè)逆向信號(hào)G₁中的是可調(diào)的，控制相位在0到180度區(qū)間變化，每一個(gè)變化間隔為1度。當(dāng)時(shí)，T+G₁中頻率f_d的幅值是將達(dá)到最小，差分振子相圖亦將達(dá)到最小，故差分振子輸出相圖達(dá)到最小時(shí)對(duì)應(yīng)的值，滿足從而確定了待檢測(cè)信號(hào)T中頻率f_d的相位

設(shè)有如下仿真信號(hào)：

T＝T₁+n(t)＝5·sin(2π·t·60+π/3)+n(t) (16)

對(duì)應(yīng)的逆向信號(hào)為

調(diào)節(jié)從0到180度每1度變化一次，構(gòu)造一系列不同相位的疊加信號(hào)T+G₁，將其輸入到差分振子系統(tǒng)中。差分振子的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置為：c＝-1，d＝-1，f_e＝0.3310，f_d＝60Hz，x(1)＝20,y(1)＝20，用最小外接正方形去度量每個(gè)差分振子相圖的尺寸，并將其作為該相圖大小的定量表征。由此，可得到不同相位下差分振子相圖的大小，進(jìn)而得到差分振子相圖大小隨相位變化的趨勢(shì)，結(jié)果如圖7所示，局部放大圖如圖8所示。

圖7中相位角從0到180度，差分振子相圖大小的變化情況，可見(jiàn)其中存在一個(gè)極小值，該極小值對(duì)應(yīng)的相位即為原始信號(hào)T中的相位圖8是圖7的局部放大，從圖中可清晰地看到，該線的最低點(diǎn)(即極小值)對(duì)應(yīng)的相位為60°(即π/3)，與信號(hào)T中預(yù)設(shè)的相位值是相等的。

如前所屬，特征頻率幅值的變化會(huì)引起差分振子相圖的變化，幅值越大相圖就越大。換言之，當(dāng)幅值為0時(shí)，差分振子輸出的相圖是最小的?；诖?，在確定原始信號(hào)T中的相位之后，本發(fā)明利用如下方法進(jìn)一步檢測(cè)信號(hào)T中的幅值A(chǔ)₁。

利用前述確定的待檢測(cè)信號(hào)T中的相位可進(jìn)一步構(gòu)造如下信號(hào)：

該信號(hào)中，信號(hào)T和G₂的頻率f_d及相位均相同，而信號(hào)G₂的幅值A(chǔ)₂是可調(diào)的。若A₂調(diào)節(jié)至與A₁相等，即A₂＝A₁時(shí)，信號(hào)T+G＝n(t)，將其輸入差分振子，差分振子的相圖將達(dá)到最小。據(jù)此可以檢測(cè)原始信號(hào)T中的幅值A(chǔ)₁。

仍選用式(16)所示信號(hào)T，增加其逆向信號(hào)G₂后，得：

T₂＝T+G＝5·sin(2π·t·60+π/3)+n(t)-A₂·sin(2π·t·60+π/3) (19)

其中，A₂是連續(xù)可調(diào)的，設(shè)置A₂從0到max(T)每隔0.2變化一次，構(gòu)造一系列不同幅值A(chǔ)₂的疊加信號(hào)T+G₂，并將其輸入到差分振子中。差分振子的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置為：c＝-1，d＝-1，f_e＝0.3310，f_d＝60Hz，x(1)＝20,y(1)＝20?？傻玫讲煌礎(chǔ)₂下差分振子相圖的大小，進(jìn)而得到差分振子相圖大小隨幅值A(chǔ)₂變化的趨勢(shì)，結(jié)果如圖9所示。

在圖9中，當(dāng)A₂＝5時(shí)，差分振子相圖最小外接正方形的邊長(zhǎng)達(dá)到極小值，亦即此時(shí)輸入的信號(hào)T+G₂中60Hz頻率成分的幅值也達(dá)到最小。欲提高幅值A(chǔ)₂的檢測(cè)精度，可將設(shè)置A₂從0到max(T)之間變化的幅度進(jìn)一步減小。圖9中最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的A₂和原始信號(hào)T中幅值A(chǔ)₁十分接近或者說(shuō)基本相等。從而本發(fā)明檢測(cè)出了待檢測(cè)信號(hào)中的特征頻率f_d的精確幅值A(chǔ)₁。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明在利用差分振子檢測(cè)設(shè)備故障時(shí)，需要事先確定待檢測(cè)設(shè)備的故障特征頻率。在設(shè)備傳動(dòng)結(jié)構(gòu)已知、軸承型號(hào)明確、設(shè)備轉(zhuǎn)速可測(cè)的情形下，可利用先驗(yàn)知識(shí)計(jì)算出軸承和齒輪損傷的特征頻率，繼而建立差分振子系統(tǒng)，對(duì)上述特征頻率分別檢測(cè)，可確定原始振動(dòng)信號(hào)中是否包含主要零部件的故障特征頻率，進(jìn)而確定故障發(fā)生的具體部位。

本發(fā)明首先提出用差分振子系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)微弱信號(hào)，解決了門(mén)座式起重機(jī)早期故障診斷中微弱信號(hào)幅值的定量表征的問(wèn)題。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。