改进的傅里叶分解算法及其在滚动轴承故障诊断的应用

来源：机床与液压杂志2021年第6期北京时间：

作者：金樟民，苏立鹏，尤戈，吕斯特，易灿灿

单位：温州市特种设备检测研究院；温州市特种设备检测研究院；温州市特种设备检测研究院；武汉科技大学机械自动化学院；武汉科技大学机械自动化学院

摘要：针对滚动轴承早期微弱故障在噪声背景下难以提取的问题，提出一种改进的傅里叶分解（IFDM）与快速谱峭度相结合的新方法，用以准确、快速地识别故障特征成分。傅里叶分解法能将故障信号自适应地分解为一系列瞬时频率具有明确物理意义的固有频带函数（FIBFs），类似于经验模态分解产生的本征模态函数，但其缺点在于无法控制所生成的FIBFs数量，如信号本身调制成分太多或受噪声影响太大，则直接运用傅里叶分解算法（FDM）会产生大量无意义的FIBFs，造成大量计算时间浪费，增加数据处理难度。为此，提出一种改进的FDM方法，该方法使用快速谱峭度法对故障信号进行预处理，自适应地确定滤波器的最佳参数及故障所在频带，然后仅在该频带上使用改进的FDM分解，因此在准确提取出故障频率成分的同时极大地减少计算量。对仿真及轴承实际故障信号的分析结果表明，该方法能更准确识别故障特征。

关键词：滚动轴承;故障诊断;傅里叶分解;固有频带函数;快速谱峭度

基金资助：国家自然科学基金青年科学基金项目（51805382）；浙江省省级质监科研项目（20180363）；浙江省省级市场监管系统科研计划项目（20190332）；温州市科技局基础性科技合作项目（H20190001）