目 錄
第1章 緒論 1
第2章 振動(dòng)測(cè)試傳感器 3
2．1 振動(dòng)的描述 3
2．2 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)系統(tǒng) 4
2．2．1 無阻尼振動(dòng)系統(tǒng)的自由振動(dòng) 4
2．2．2 有阻尼振動(dòng)系統(tǒng)的衰減振動(dòng) 5
2．2．3 質(zhì)點(diǎn)的受迫振動(dòng) 6
2．3 工程中的振動(dòng)測(cè)試方法 7
2．4 常用的振動(dòng)測(cè)試傳感器 8
2．4．1 電動(dòng)式傳感器 8
2．4．2 電渦流式位移傳感器 8
2．4．3 電感式傳感器 9
2．4．4 電容式傳感器 9
2．4．5 壓電式加速度傳感器 9
2．4．6 壓電式力傳感器 10
2．4．7 阻抗頭 10
2．4．8 電阻應(yīng)變式傳感器 10
2．4．9 激光測(cè)振儀 11
2．5 本章小結(jié) 11
第3章 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 12
3．1 激振系統(tǒng) 12
3．1．1 激振信號(hào)分類 12
3．1．2 激振器 13
3．1．3 沖擊錘 14
3．2 壓電式加速度傳感器測(cè)量系統(tǒng) 15
3．3 電渦流位移傳感器測(cè)量系統(tǒng) 15
3．4 傳感器的安裝方式 16
3．5 振動(dòng)測(cè)試儀器校準(zhǔn) 17
3．5．1 分部校準(zhǔn)與系統(tǒng)校準(zhǔn)方法 17
3．5．2 絕對(duì)校準(zhǔn)法 18
3．5．3 相對(duì)校準(zhǔn)法 19
3．6 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的常見問題 19
3．6．1 系統(tǒng)噪聲與抑制 19
3．6．2 信號(hào)的隔離與屏蔽 20
3．6．3 信號(hào)失真問題 20
3．7 本章小結(jié) 21
第4章 振動(dòng)信號(hào)處理基礎(chǔ) 22
4．1 振動(dòng)信號(hào)的定義與分類 22
4．1．1 振動(dòng)信號(hào)的定義 22
4．1．2 振動(dòng)信號(hào)的特性與分類 22
4．2 振動(dòng)信號(hào)處理的一般方法 24
4．2．1 信號(hào)預(yù)處理常用方法 24
4．2．2 振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域處理方法 24
4．2．3 振動(dòng)信號(hào)的頻域處理方法 24
4．3 高級(jí)振動(dòng)信號(hào)處理方法 24
4．4 軸承振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù) 25
4．4．1 凱斯西儲(chǔ)大學(xué)軸承數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn) 25
4．4．2 軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)介紹 26
4．5 本章小結(jié) 29
第5章 振動(dòng)信號(hào)時(shí)域處理 30
5．1 時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析 30
5．1．1 時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析的概述 30
5．1．2 時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析常用參數(shù)及指標(biāo) 30
5．2 相關(guān)分析 31
5．2．1 自相關(guān)分析的原理、算法及實(shí)現(xiàn) 32
5．2．2 自相關(guān)消噪和周期提取仿真實(shí)驗(yàn) 34
5．2．3 自相關(guān)消噪和周期提取實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn) 37
5．2．4 互相關(guān)分析的原理、算法及實(shí)現(xiàn) 41
5．2．5 互相關(guān)實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn) 42
5．3 積分和微分變換 43
5．3．1 積分和微分的基本原理 44
5．3．2 積分和微分在振動(dòng)信號(hào)處理中的應(yīng)用 44
5．4 本章小結(jié) 44
第6章 振動(dòng)信號(hào)頻域處理 45
6．1 頻域處理簡(jiǎn)介 45
6．2 傅里葉變換 45
6．3 功率譜密度函數(shù) 46
6．3．1 自功率譜分析的原理、算法及實(shí)例 47
6．3．2 互功率譜分析的原理及算法 49
6．4 頻率響應(yīng)函數(shù)與相干函數(shù) 50
6．4．1 頻率響應(yīng)函數(shù)分析的原理及算法 50
6．4．2 相干函數(shù)分析的原理及算法 51
6．5 窗函數(shù)在振動(dòng)信號(hào)處理中的應(yīng)用 53
6．5．1 加窗對(duì)振動(dòng)信號(hào)處理的影響 53
6．5．2 常用窗函數(shù)的特性分析與對(duì)比 53
6．5．3 窗函數(shù)的選擇原則 55
6．5．4 窗函數(shù)選擇實(shí)驗(yàn) 55
6．6 三分之一倍頻程分析的原理、算法、實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用 57
6．6．1 三分之一倍頻程分析的原理 57
6．6．2 三分之一倍頻程分析的算法 57
6．6．3 高斯白噪聲的三分之一倍頻程分析實(shí)驗(yàn) 58
6．7 倒頻譜分析的原理、算法、實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用 60
6．7．1 實(shí)倒譜分析的原理、算法與實(shí)現(xiàn) 61
6．7．2 復(fù)倒譜分析的原理及算法 61
6．7．3 倒頻譜分析進(jìn)行故障檢測(cè)的仿真實(shí)驗(yàn) 62
6．7．4 實(shí)測(cè)軸承振動(dòng)信號(hào)的倒頻譜分析實(shí)驗(yàn) 64
6．8 本章小結(jié) 66
第7章 基于虛擬儀器的振動(dòng)信號(hào)測(cè)試與處理 67
7．1 虛擬儀器 67
7．1．1 虛擬儀器的概念 67
7．1．2 實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái) 68
7．2 基于虛擬儀器的振動(dòng)信號(hào)時(shí)域處理 69
7．2．1 時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析 69
7．2．2 相關(guān)分析 71
7．3 基于虛擬儀器的振動(dòng)信號(hào)頻域處理 79
7．3．1 加窗處理 79
7．3．2 三分之一倍頻程處理 82
7．3．3 倒譜處理 85
7．4 阻抗參數(shù)測(cè)試 88
7．4．1 機(jī)械阻抗理論 88
7．4．2 隔振器阻抗參數(shù)測(cè)試原理 88
7．4．3 隔振器阻抗參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)及振動(dòng)信號(hào)采集 89
7．4．4 基于虛擬儀器的隔振器阻抗測(cè)試平臺(tái) 91
7．5 阻尼測(cè)試 98
7．5．1 阻尼測(cè)試原理 98
7．5．2 阻尼測(cè)試系統(tǒng)及振動(dòng)信號(hào)采集 99
7．5．3 穩(wěn)態(tài)方法的信號(hào)處理 101
7．5．4 瞬態(tài)方法的信號(hào)處理 104
7．6 本章小結(jié) 108
第8章 機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ) 110
8．1 機(jī)器學(xué)習(xí)概念 110
8．1．1 機(jī)器學(xué)習(xí)問題 110
8．1．2 機(jī)器學(xué)習(xí)算法的分類 110
8．2 回歸分析的含義、分類及應(yīng)用 110
8．3 一元線性回歸 111
8．3．1 一元線性回歸模型 111
8．3．2 損失函數(shù) 111
8．3．3 一元線性回歸算法及分析 112
8．4 梯度下降法 114
8．4．1 隨機(jī)梯度下降法 114
8．4．2 批量梯度下降法 115
8．4．3 小批量梯度下降法 115
8．5 多元線性回歸 116
8．5．1 多元線性回歸原理 116
8．5．2 多元線性回歸應(yīng)用實(shí)例 117
8．6 邏輯回歸 118
8．6．1 邏輯回歸原理 118
8．6．2 邏輯回歸分類算法應(yīng)用實(shí)例 120
8．7 本章小結(jié) 121
第9章 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的振動(dòng)信號(hào)識(shí)別原理與方法 122
9．1 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的振動(dòng)信號(hào)識(shí)別原理 122
9．2 支持向量機(jī) 122
9．2．1 線性支持向量機(jī) 122
9．2．2 非線性支持向量機(jī) 124
9．2．3 SVM多類分類算法 125
9．2．4 SVM分類器的分類性能估計(jì) 125
9．3 淺層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 126
9．3．1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述 126
9．3．2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法 129
9．4 深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 132
9．4．1 深度置信網(wǎng)絡(luò) 132
9．4．2 深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 136
9．5 本章小結(jié) 139
第10章 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的機(jī)械故障診斷 140
10．1 機(jī)械故障診斷 140
10．1．1 建立機(jī)械故障診斷需求 140
10．1．2 機(jī)械故障診斷調(diào)查的步驟 140
10．1．3 故障模式癥狀分析 141
10．1．4 評(píng)級(jí)指南 141
10．1．5 用于診斷的數(shù)據(jù)與信息 144
10．1．6 機(jī)器故障診斷方法 145
10．2 滾動(dòng)軸承概述 150
10．2．1 軸承的分類 150
10．2．2 滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu) 150
10．2．3 滾動(dòng)軸承的主要振動(dòng)來源 151
10．3 軸承振動(dòng)信號(hào)特性 153
10．3．1 時(shí)域特性 153
10．3．2 頻域特性 158
10．3．3 軸承狀態(tài)的簡(jiǎn)易診斷 163
10．4 基于CNN的軸承故障類型的診斷 165
10．4．1 CNN基本結(jié)構(gòu)分析 165
10．4．2 診斷流程 166
10．4．3 故障軸承數(shù)據(jù)預(yù)處理 166
10．4．4 CNN結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 167
10．4．5 診斷結(jié)果與分析 167
10．5 本章小結(jié) 168
附錄A 振動(dòng)測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 169
附錄B 阻尼材料 阻尼性能測(cè)試方法GB/T 18258―2000 171
附錄C 振動(dòng)與沖擊 機(jī)械導(dǎo)納的實(shí)驗(yàn)確定 178
附錄D 聲學(xué)與振動(dòng) 彈性元件振動(dòng)――聲傳遞特性實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法 192
參考文獻(xiàn) 210