数据采集与处理测控技术２０２３年第４２卷第３期收稿日期：２０２２－０４－０３基金项目：国家自然科学基金（５１５０５２７７，１２０７４２５４）；国家重点研发计划项目（２０１９ＹＦＢ２００４６００）；上海市自然科学基金资助项目（２１ＺＲ１４３４１００）引用格式：王冉，黄裕春，张军武，等．变转速下滚动轴承的阶频谱相关域微弱故障特征增强与提取［Ｊ］．测控技术，２０２３，４２（３）：７９－８６．ＷＡＮＧＲ，ＨＵＡＮＧＹＣ，ＺＨＡＮＧＪＷ，ｅｔａｌ．ＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔａｎｄＥｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆＷｅａｋＦａｕｌｔＦｅａｔｕｒｅｓｉｎＯｒｄｅｒ⁃ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｐｅｃｔｒａｌＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＤｏｍａｉｎｆｏｒＲｏｌｌｉｎｇＢｅａｒｉｎｇｓＵｎｄｅｒＶａｒｉａｂｌｅＳｐｅｅｄＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆ＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２３，４２（３）：７９－８６．变转速下滚动轴承的阶频谱相关域微弱故障特征增强与提取王冉１，黄裕春１，张军武１，余亮２∗（１．上海海事大学物流工程学院，上海２０１３０６；２．上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海２００２４０）摘要：滚动轴承是旋转机械常用且故障率较高的部件之一，其故障的及时发现，对于设备安全、稳定运行具有重要意义。滚动轴承的早期故障特征十分微弱，容易被强背景噪声干扰所掩盖。同时，滚动轴承往往在变转速工况下运行，故障特征的时变特性导致特征提取较为困难。针对上述问题，提出一种变转速下滚动轴承的阶频谱相关（ＯＦＳＣ）域微弱故障特征增强与提取方法。首先，利用变转速下滚动轴承故障信号的角度时间域循环平稳特性，将故障信号转换到阶频谱相关域。然后，采用鲁棒主成分分析（ＲＰ⁃ＣＡ）的低秩稀疏分解方法，将轴承振动信号的阶频谱相关矩阵分解为表征轴承故障特征的稀疏成分，并去除表征噪声的低秩成分，进一步提高稀疏分量的分辨率。最后对分解出的稀疏分量构建增强包络阶次谱（ＥＥＯＳ）来检测滚动轴承的故障特征。仿真和实验分析验证了该方法对于变转速工况轴承微弱故障特征增强和提取的有效性和鲁棒性。关键词：滚动轴承；变转速工况；角度时间域循环平稳；阶频谱相关；鲁棒主成分分析中图分类号：ＴＨ２１２；ＴＰ２９文献标志码：Ａ文章编号：１０００－８８２９（２０２３）０３－００７９－０８ｄｏｉ：１０．１９７０８／ｊ．ｃｋｊｓ．２...
