引用本文:
宋旭,魏勤,鲁玲,等. 基于MVMD和瞬时相位的液压管路故障特征提取方法[J]. 光通信技术,2021,45(10):34-39.
宋 旭,魏 勤*,鲁 玲,陈 珊,周昊辰
(武汉理工大学 信息工程学院, 武汉 430070)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了对液压管路中的故障进行程度和类型的识别与定位,提出多元变分模态分解(MVMD)和瞬时相位特征与主频幅值加权融合的方法,采用分布式光纤布喇格光栅(FBG)监测管路应变,从传感器信号的相位和幅值中提取有效故障特征,并进行了仿真实验。仿真结果表明:根据加权融合特征向量可以有效地对管路故障特征进行识别和定位,故障程度识别正确率达98%以上。
关键词:液压管路;分布式光纤布喇格光栅;相位特征;多元变分模态分解
中图分类号:TN256 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2021)10-0034-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.10.008
0 引言
液压管路作为运输各种液体的媒介,广泛应用于航空航天、船舶动力等机械工程领域中。管路系统长期工作在高压、强振动的环境中,极易发生故障[1],导致严重的安全事故。其中,卡箍松动和裂纹是液压管路的2种常见故障。通过传感器监测液压管路的运行状态,并研究有效的故障特征提取方法是液压管路系统的安全保障。
目前,关于液压管路的故障机理已有大量的理论研究,而故障的识别与定位技术仍是液压管路故障诊断中的重点和难题,其中有效的故障特征提取方法更是研究的重中之重。在复杂的内、外部激励环境下,传感器信号具有非平稳性和非线性特点,传统的故障诊断方法往往难以发挥作用。现有的研究成果大都集中于时域、频域和时频域[2],对信号的相位特征的研究较少。已有研究表明:信号相位也包含故障特征,并且对故障更敏感,因此将相位特征引入至液压管路的故障识别中具有重要的意义。而瞬时相位反映了信号相位随时间的变化,是一个全新的时间序列,在此基础上研究故障特征提取方法是一个很好的选择[3]。
本文提出基于多元变分模态分解(MVMD)和瞬时相位的液压管路故障特征提取方法,该方法利用MVMD在处理非平稳信号上的优势,将瞬时相位特征与基于主频幅值的特征进行融合,有效地解决液压管路工作环境下故障特征难以提取和识别的问题。
3 结束语
本文针对液压管路的卡箍松动及裂纹故障问题,研究分析了一种新的管路故障特征提取方法,采用MVMD的信号分解方法处理FBG的非平稳信号后,提取ASIP散度特征和主频幅值特征,并经过加权融合,可以准确地对故障进行检测与定位;此外,与基于MEMD+MSE的故障检测方法相比,本文提出的基于MVMD和瞬时相位的故障检测方法检测准确率高。