Page 208 - 《振动工程学报》2025年第9期

2138 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

拾取重构信号的多点峭度谱谐波积谱上前两个峰值 K=3， 惩 罚 因 子 取 为 2000， 使 分 解 模 态 的 带 宽 与
84.8 和 126.8，分别对应内圈和外圈故障周期，然后以 AVME 降噪中期望模态的带宽基本相等，选取峭度
EICT为目标函数，通过定步长搜索法优化 MOMEDA 值最大的一个分量重构原信号，多点峭度谐波积谱
滤波器长度 L，图 18 为两个故障周期对应的滤波器 如图 20 所示。在带通滤波降噪中，以 AVME 降噪中
长度优化示意图。基于以上优化结果，可自适应得 识别的两个中心频率为带通滤波器的中心频率，并
到两组最优参数组合分别为 [84.4，1800] 和 [126.8，1500]， 使每个通带宽度与 AVME 降噪中对应期望模态的带
据此对重构信号进行 MOMEDA 解卷积。 宽基本相等，因此设置带通滤波器的两个通带范围
分别为 [722，1522] 和 [2226，2826]，将滤波后的两个

1.2 1800
信号进行线性叠加重构原信号，多点峭度谐波积谱
EICT 1.0 如图 21 所示。在图 20 和 21 中，VMD 降噪和带通滤
0.8
波降噪分别使外圈故障周期 126.8 和内圈故障周期
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
84.4 对应的谱线有所突出，但均未有效抑制 112.2 和
滤波器长度L(T=84.4)
(a) T=84.4 118 等干扰谱线，进而使峰值拾取法均无法拾取到正
1.1 1500 确的外圈故障周期导致误诊。因此，AVME 降噪优
1.0 于 VMD 降噪和带通滤波降噪。
EICT 0.9
0.8
0.7 ×10 −7
5 118
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 4 84.4 112.2 126.8
滤波器长度L(T=126.8) MKHP 3
(b) T=126.8 2
1
图 18 MOMEDA 滤波器长度优化示意图 0 80 90 100 110 120 130 140 150 160
Fig. 18 Optimization schematic diagram of MOMEDA filter 周期
length 图 20 VMD 降噪的多点峭度谐波积谱

Fig. 20 MKHPS of VMD noise reduction
图 19(a) 和 (b) 分别为内圈和外圈故障解卷积信

−7
号的包络谱。图 19 中轴承故障的故障频率和其倍 ×10 84.4
8
频谱线处均出现较为明显的峰值，且内、外圈故障 6 112.2 118
特征被成功分离，背景噪声被抑制。由此可知，利用 MKHP 4 2 126.6
本文方法可实现对轴承复合故障信号中内、外圈故 0
80 90 100 110 120 130 140 150 160
障特征频率的分离提取。 周期

图 21 带通滤波降噪的多点峭度谐波积谱
0.3 96.7852 Hz 193.57 Hz 291.596 Hz Fig. 21 MKHPS of bandpass filtering noise reduction
幅值 / (m·s −2 ) 0.2 为了验证 AVME-OMOMEDA 算法的优越性，本
0.1
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 文采用两种分解类算法（RVME 和 FMD）和两种解卷
频率 / Hz 积类算法（VMD-MCKD 和 CYCBD）对试验信号进行
(a) 内圈故障解卷积信号包络谱 分析。
(a) Envelope spectrum of the inner ring fault deconvolution signal
是一种自适应信号分解方法，因此无需
RVME
64.783 Hz 129.566 Hz 设置参数，分解得到的 3 个分量的包络谱如图 22 所
幅值 / (m·s −2 ) 0.3 194.349 Hz 示。从 IMF1 中可提取出外圈故障频率 65 Hz 及其三
0.4
0.2
0.1
和
IMF2
IMF3
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 倍谐波频率，但内圈故障频率无法从 3，滤波器尺寸
中，设置分解层数为
中提取。在
FMD
频率 / Hz
(b) 外圈故障解卷积信号包络谱 为 60，图 23 为分解得到的 3 个分量的包络谱，从 IMF2
(b) Envelope spectrum of the outer ring fault deconvolution signal
中可提取出外圈故障频率 65 Hz 及其四倍谐波频率，

图 19 试验信号经 AVME-OMOMEDA 分析的包络谱 但内圈故障频率无法从其余分量中提取。
Fig. 19 Envelope spectrum of experimental signal analyzed by
在 VMD-MCKD 中 ， 结 合 轴 承 故 障 周 期 的 理 论
AVME-OMOMEDA
值，可从 VMD 降噪后的多点峭度谐波积谱上观察到
为了验证 AVME 降噪的优越性，本文另选两种 两 个 故 障 周期 84.4 和 126.8， 因 此 设 置 VMD-MCKD
降噪方法——VMD 降噪和带通滤波降噪，对原信号 的参数解卷积周期为 84.4 和 126.8，用本文方法优化
进 行 降 噪 处 理 。在 VMD 降 噪 中 ， 设 置 分 解 层 数 其 滤 波 器 长 度， 图 24 为 试 验 信 号 经 VMD-MCKD