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基于小波变换信号处理的故障诊断方法
作者：孙丽君郑善亮来源：《大东方》2015年第10期
摘要：本文着重介绍基于小波变换信号处理的故障诊断方法。所谓基于信号处理的方法，通常是利用信号模型，如相关函数、频谱、自回归滑动平均、小波变换等，直接分析可测信号，提取诸如方差、幅值、频率等特征值，从而检测出故障。故障诊断时，对采集的信号进行小波变换，在变换后的信号中除去由于输入变化引起的奇异点，剩下的奇异点即为系统发生的故障点。
关键词：小波变换；信号处理；小波除噪
为保证发动机安全、高效的运行，对其进行状态检测与故障诊断非常重要。由于内燃机在一个工作循环内转速是波动的，其转速的波动由瞬时转速来表达，发动机转速中包含各缸的气体压力、外负载、曲轴的转角等大量可供提取的内部状态信息，且转速测取方便。
目前文献对瞬时转速的研究多为如何利用瞬时转速判断气缸的压缩性、扭矩及发动机的工作状态等，总的来说研究得很少。
本文以发动机断缸故障为例，探讨了发动机转速信号小波分析法的可行性。
1实验及怠速信号采集
11实验过程
实验在VolvoB230F型电控发动机（点火顺序为1342）上进行，试验数据见表11。试验在怠速下进行，切断第4和第2缸的供油采集转速传感器的正常和异常信号，记录发动机转速、点火提前角、喷油脉宽等参数的变化。
表11实验数据
从表11可以看出，当发动机两个缸断油时，喷油脉宽增到40ms，油耗和点火提前角不变，发动机转速基本不变，但有不稳现象。这是因为：断缸后，转速有下降趋势，为了维持怠速工况稳定，电脑指令喷油脉宽由26ms增加到40ms，保持总供油量不变，故转速基本不变。但由于供油量变化与转速变化不同步，加之各缸混合气均匀性恶化，故运转出现不稳现象。
12小波除噪
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各状态下的转速波形具有明显的干扰现象，这些干扰与各缸工作程度差异、传感器振动有关，同时干扰对故障特征参数提取有影响，所以去除干扰信号保留状态信息是诊断中的一个重要环节。
图11信号的滤波过程
图11是小波变换的一层滤波原理图，原始转速信号S通过两个互补对称滤波器后，得到高、低频率的两路信号。
2利用连续小波变换分析正常和异常怠速信号
21转速信号小波变换
当转速信号除噪后，由于发动机飞轮系统的稳速作用，转速传感器的信号灵敏度低，所以滤波后必须进行处理。
利用Matlab60软件的一维连续小波变换工具，通过Haar小波计算出r