Составляющие виброакустического сигнала

Виброакустический сигнал имеет сложную структуру, поэтому естест­венно попытаться разложить его на более простые части.

Любой сигнал содержит полезную составляющую и помеху. Помеха – это та часть принимаемого сигнала s (t), которая препятствует точной рас­шифровке информации, содержащейся в сигнале. Наличие помех в диагно­стическом сигнале обусловливает погрешности диагностического решения.

Принятый сигнал можно представить в следующем виде:

s (t) = k (t) s ₁ (t) + m (t) ,                                   (3.8)

где s ₁(t) – полезная часть сигнала; k (t) и m (t) – помехи.

Первую из помех называют мультипликативной, вторую – аддитивной. Аддитивная помеха присутствует на выходе канала даже при отсутствии сиг­нала; мультипликативная появляется только совместно с сигналом.

В виброакустической диагностике существуют следующие источники помех:

1) нестабильность внешних условий, в которых работает механизм. С этим источником связаны как мультипликативные, так и аддитивные помехи. Так, флуктуации скоростного режима и нагрузки механизма вносят в сигнал мультипликативную помеху;

2) наложения на сигнал, генерируемый исследуемой кинематической парой, колебаний, возбужденных другими парами механизма. Эта помеха аддитивна;

3) неполнота описания состояния, например, кинематической пары, выбранной совокупностью параметров. Так, состояние подшипника качения часто описывается всего одним параметром – радиальным зазором, а между тем, на форму сигнала влияют и другие, неучитываемые свойства подшип­ника, например, волнистость беговых дорожек, овальность колец, качество посадки подшипника на вал и в гнездо и т.д. Влияние этих факторов следует рассматривать как аддитивную помеху, если их определение не входит в за­дачу диагностики;

4) аппаратурные помехи, возникающие в цепях диагностической аппаратуры.

Помехи, о которых сейчас идет речь, нельзя смешивать с искажениями, которым подвергается диагностический сигнал при прохождении по каналам. В процессе диагностики виброакустический сигнал проходит по многочис­ленным цепям как в самом механизме до приема его датчиком, так и в блоках аппаратуры. Причем форма сигнала при прохождении его по цепи обычно меняется. Так, исходным сигналом является короткий импульс, вырабаты­ваемый в кинематической паре при столкновении деталей, между тем датчик воспринимает не этот сигнал, а затухающее колебание. Но поскольку подоб­ные искажения сигнала обусловлены известными свойствами канала, то, хотя бы в принципе, они могут быть устранены. Помехи в отличие от указанных искажений носят случайный характер и поэтому неизвестны заранее. Перед разработчиком системы диагностики стоит обычно много разнообразных за­дач, но в связи с упоминанием помех укажем две из них: выбор оптимальной системы параметров сигнала, которые в меньшей степени искажаются поме­хами, и выбор оптимального способа обработки сигнала, при которой влия­ние помех минимизируется.

Решение первой задачи сводится в общем случае к поиску параметров сигнала, наиболее чувствительных к изменению параметров состояния меха­низма и малочувствительных к различным неконтролируемым флуктуациям. Способы обработки сигнала направлены на подавление помех и очищение его от искажений, вызванных помехой.