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第
43
卷第
3
期
2012
年
5
月
太原理工大掌学报
Vo
l.
43
No.3
May
2012
JOURNAL
OF
TAIYUAN
UNIVERSITY
OF
TECHNOLOGY
文章编号
:1007-9432(2012)03-0391-05
小波包频带检索改进算法及其
在电机故障诊断中的应用
吝伶艳,宋建成,谢特列
(太原理工大学电气与动力工程学院,太原
03002
4)
摘
要
z
针对目前在利用小波包处理非平稳信号的过程中,存在认为小波包分解频段是按频率
连续递增排列的误区,在分析小波包原理和小波包分解重构过程中频段排列特点的基础上,提出一
种将小波包分解的频段按照频段由小到大顺序排列的方法,以方便所需频段的检索。在
Lab
VIEW
平台下进行了仿真验证,证明该方法的正确性,并利用改进频段顺序的小泼包分解和重构程
序对电机转子断条故障进行诊断,取得了很好的效果。
关键词
z
小波包;
LabVIEW;
频段排序;故障诊断
申图分类号
:TM307
文献标识码
:A
随着煤矿数字化的发展,高压旋转电机的在线监
测装置也从常规的监测为主向预警为主发展,在电机
的在线故障诊断预警过程中,需要利用先进数字处理
技术对采集的终端参数进行信号处理,为后续的诊断
预警提供特征参量。常规的信号处理手段主要为频
谱分析,频谱分析处理稳定信号具有很大的优势,但
对于电机轴承振动信号、电流边频信号等非平稳信
号,仅从频谱图上是看不出其突变特征的,且受电机
参数、环境参数的影响,信号的频域特征量往往会波
动,而小波包分析恰好弥补了这一空白,它可将信号
分成不同频段,保证了提取特征频率的准确性,但是
在小波包分解过程中,其频段顺序并不是按照频率从
小到大的顺序排列,这很容易造成应用误区,提取的
频段往往并不是所需的频段信号.造成后续分析错
误。本文首先分析了小波包基本原理,分析了小波包
分解排序的规则,然后提出一种对小波包分解频段按
频率大小排序的一般方法,并在
LabVIEW
平台下利
用小波包分解和重构程序对这一方法进行证明,最后
利用修改频段顺序的小波包分解和重构算法对现场
故障电机特征频段进行检索,并进行故障诊断,诊断
结果与电机检修结果一致。
1
小波包原理
小波包是对多分辨率小波的改进,多分辨率分析
每次分解只是对信号的低频部分进行分解,高频部分
收稿日期
:2012-03-12
基金项目:国家"十一五"科技支撑计划重点项目
(2007BAK29B05
)
保留不动,小波包分析则可以同时在低频和高频部分
进行分解,自适应地确定信号在不同频段的分辨率,
对于信号序列
x(t)
的小波包算法描述如下:
设共辄正交镜像滤波器系数分别为
h"
=h(
川
和
gn=g(
η)
,则小波包分解的递推公式为
(c(t)
叩…
-k)
kEZ
(1)
句什
1
(t)
=
JZ~g(k)cn(2t-k).
kEZ
式中
:h(
走)和
g(
的相当于长度为
2N
的低通和高通
滤波器。在工程运用中,小波包的实际分析过程为=
被分析信号通过相应的低通和高通滤波器后,被分
为低频带和高频带,低频部分和高频部分再向下采
样,在通过相应的滤波器进行划分,以此类推。其过
程可以形象地通过二分树来表示。
2
小波包频段顺序特点及改进方法
通常认为对信号进行小波包分解后,分解的频段
是按照从小到大依次排列,但实际情况并非如此,由
于将
Mallat
小波分解算法直接引人小波包变换中,其
信号分解分量为自然顺序排列,而不是由频率从小到
大排列,如图
1
所示。设其采样频率为
64
Hz
,可以监
测的频带为
O~32
Hz
,对
O~32
Hz
的频率进行
3
层
分解,可以看到第兰层的分解频段不是按频段由小
作者简介.吝伶艳
0969-)
,女,山西襄汾人,副教授,在读博士生,主要从事智能电器技术的研究,(T
e])
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