一种采用B样条插值的改进能量算子在电梯电机轴承故障诊断中的应用

来源：计算机测量与控制杂志2024年第3期北京时间：

作者：孙敏,魏禹,马吉祥,周璇

单位：西安交通工程学院 机械与电气工程学院

摘要：在电梯系统中，电机是维持电梯运行不可或缺的核心组成部分，它通过将电能转换为机械能来驱动电梯的运行。而轴承作为电梯电机的重要传动件起到了重要的传递作用，但由于其工作环境较为恶劣导致容易损坏，因此对轴承的早期故障检测非常重要。Teager能量算子是一种经典的能量解调方法，专门用于检测损伤轴承振动信号的幅值和频率调制。通过固有幅值解调，从而在频谱中识别故障特征频率。然而，Teager能量算子容易对强烈的噪声和振动干扰敏感。针对传统能量解调算法对强背景噪声较为敏感的不足，本文提出一种改进的能量解调算法。该算法的思想是将B样条理论与传统Teager能量算子方法进行结合，首先B样条对信号进行插值起到滤波作用，然后再利用基于Teager能量算子对插值信号进行转换，最后利用傅里叶变换得到转换信号的能量谱从而揭示故障特征。这种基于B样条插值的能量解调方法不仅保留了传统能量解调算法的优点，如较高的解调精度和优秀的时间分辨率等，并且在强噪声存在的情况下表现更加优秀。仿真和实验结果表明，该方法提高了轴承故障检测的性能，能够在故障退化的早期检测故障。

关键词：电梯电机;轴承故障诊断;解调方法;B样条插值;Teager能量算子

基金资助：西安交通工程学院校级中青年(2022KY-22)；陕西省教育厅科学研究项目(21JK0906)