Page 114 - 《振动工程学报》2025年第8期

1754 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

5 结 论

本文提出了一种自适应多尺度形态学滤波器
（AMIDIF），用于去除随机噪声和谐波频率的干扰
以增强旋转机械的瞬态脉冲成分。通过对滚动轴承
和行星齿轮箱故障检测的研究，得出以下结论：
（1）借鉴多尺度黑、白顶帽算子和差分滤波变换的
思想，提出了一种多尺度改进差分滤波器（MIDIF）。
通过分析形态算子提取脉冲的特性，证明了 MIDIF
能够有效地获取双向脉冲，适用于分析含有循环脉
冲的旋转机械振动信号。
（2）针对 MIDIF中加权系数需要人为经验性选取
的问题，提出了一种基于相关系数的加权重建算法，通
过去除异常信号和正常信号之间的共同信息，以突出
有用的 MIDIFs和削弱其他 MIDIFs的干扰。
图 19 太阳轮点蚀故障信号 （3）通过滚动轴承和行星齿轮箱故障的诊断，验
Fig. 19 Fault signal of the sun gear chipped tooth 证了 MIDIF 能够有效地增强旋转机械的瞬态脉冲
成分。此外，MIDIF 在故障特征提取方面优于多尺
度差分形态滤波器（ACDIF 和 MGPO）。

参考文献:

［1］ 雷亚国， 杨彬， 李乃鹏， 等 . 跨设备的机械故障靶向迁
图 20 MIDIF 的处理结果
移诊断方法［J］. 机械工程学报， 2022， 58（12）： 1‑9.
Fig. 20 Processing results of sun gear chipped tooth by
LEI Yaguo， YANG Bin， LI Naipeng， et al. Targeted
MIDIF
transfer diagnosis method across different machines［J］.
Journal of Mechanical Engineering， 2022， 58（12）： 1‑9.
［2］ GUO J C， HE Q B， ZHEN D， et al. Intelligent fault
detection for rotating machinery using cyclic morphologi‑
cal modulation spectrum and hierarchical Teager permu‑
tation entropy［J］. IEEE Transactions on Industrial In‑
formatics， 2023， 19（4）： 6196‑6207.
图 21 ACDIF 的处理结果
［3］ 沈飞， 陈超， 徐佳文， 等 . 数据领域选择与空间迁移在
Fig. 21 Processing results of sun gear chipped tooth by
齿轮箱故障诊断中的应用［J］. 振动工程学报， 2021，
ACDIF
34（2）： 389‑401.
SHEN Fei， CHEN Chao， XU Jiawen， et al. Applica‑
tion of data domain selection and space transfer on gear‑
box fault diagnosis［J］. Journal of Vibration Engineer‑
ing， 2021， 34（2）： 389‑401.
［4］ GUO J C， HE Q B， ZHEN D， et al. An iterative mor‑
图 22 MGPO 的处理结果 phological difference product wavelet for weak fault fea‑
Fig. 22 Processing results of sun gear chipped tooth by ture extraction in rolling bearing fault diagnosis［J］.
MGPO Structural Health Monitoring， 2022， 22（1）： 296‑318.
［5］ WANG L， LIU Z W， MIAO Q， et al. Time‑frequency
analysis based on ensemble local mean decomposition
ACDIF 滤波结果，从图中可以识别出太阳齿轮旋转
and fast kurtogram for rotating machinery fault diagnosis
频率 f rs、太阳齿轮缺陷频率 f sf 及其谐波和组合频率
［J］. Mechanical Systems and Signal Processing， 2018，
f sf - f rs，但不能识别出组合频率 f sf + f rs 和 2f sf ± f rs。 103： 60‑75.