Page 120 - 《振动工程学报》2026年第5期

0.10
0.10
0.05
0.05
幅值
−0.05
−0.10
−0.10
6
10
10
6
×10
×10
时间
时间
−4
′点原始信号
点原始信号
0.10
0.05
0.05
幅值
幅值
−0.05
−0.10
−0.05
10
6
6
×10
×10
−4
时间
时间
−4
′点滤波后信号
′-point filtered signal
0.3
−0.2
∆
0.2
∆
幅值
幅值
−0.4
0.1
−0.6 0 0 0 4 4 点滤波后信号 10 −4 幅值 −0.05 0 0 0 4 4 ′-point original signal
4 6 10 4 6 10
时间 ×10 −4 时间 ×10 −4
点稀疏表示 ′点稀疏表示
1324 振 动 工 程 学 报 第 39 卷
′-point sparse

第一次测量位置 重构前信号 重构后信号
第二次测量位置 0.10
损伤位置 0.05
0.05
幅值 / V 0 幅值 / V 0
PAC PCI-2 采集系统 信号放大器
−0.05
S′ P −0.10 4 6 8 10 −0.05 4 6 8 10
θ 1 =−50° α=120° 时间 / s ×10 −4 时间 / s ×10 −4
(g) S点重构信号对比 (h) S′点重构信号对比
(g) S-point reconstructed (h) S′-point reconstructed
S(θ 0 =0°) signal comparison signal comparison

图 10 轴承损伤信号处理过程
图 9 损伤定位试验布置图 Fig. 10 Bearing defect signal processing
Fig. 9 Layout of defect localization test
最终计算得到两次试验的定位结果，如图 11 所
宽度为 2 mm 的凹槽来模拟轴承损伤，与传感器的夹
示。第一次定位集中在 120°和 240°附近，第二次定
角为 120°。轴承的转速为 4.5 r/min。轴承损伤信号 位集中在 120°和 140°附近。两次结果在 120°附近重叠，
采集方式与断铅试验相同。在 S 处进行第一次测量
初步判断损伤位置在 120°附近。将两次试验台的定
试验，之后将传感器沿顺时针方向移动 50°到 S'处，
位结果进行统计，如图 12 所示。
进行第二次测量试验，各采集 30 次损伤脉冲信号。

两次测量试验信号处理方法与断铅试验相同。 35 定位结果1 定位结果2 实际位置
带通滤波前后的信号波形如图 10 所示。图 10(a) 和 30
(b) 为原始信号，图 10(c) 和 (d) 为滤波后信号。使用
20
同样的方法构造出感应字典 D 后，经过 OMP 算法得 声发射次数 25
到稀疏表示及重构信号。稀疏表示和重构前后信号 15
对比分别如图 10(e)、(f) 和 (g)、(h) 所示。 10
5
0.10

0.10 0 60 120 180 240
0.05 0.05 角度 / (°)
幅值 / V 0 幅值 / V 0 图 11 轴承损伤定位结果
−0.05
−0.05 Fig. 11 Bearing defect localization results
−0.10 −0.10
4 6 8 10 4 6 8 10
时间 / s ×10 −4 时间 / s ×10 −4 20 定位结果1
(a) S点原始信号 (b) S′点原始信号 定位结果2
(a) S-point original signal (b) S′-point original signal 15 重合位置
0.10 0.05
0.05 声发射次数 10
幅值 / V 0 幅值 / V 0 5
−0.05
−0.10 −0.05 0 60 120 180 240
4 6 8 10 4 6 8 10 角度 / (°)
时间 / s ×10 −4 时间 / s ×10 −4
(c) S点滤波后信号 (d) S′点滤波后信号 图 12 轴承损伤定位结果统计图
(c) S-point filtered signal (d) S′-point filtered signal
Fig. 12 Statistical chart of bearing defect localization results
0 0.3
从试验结果统计图中取出重合部分，进行平均
−0.2 ∆ T 0.2 ∆ 后，可得到最终的定位结果为 117.0°，与实际损伤位
幅值 / V −0.4 幅值 / V 0.1 T 置角度（120°）的误差为 3.0°。
断铅试验与故障试验所得到的平均定位结果均
−0.6 0
4 6 8 10 4 6 8 10 表现出较高的精确度。在整体分布上，断铅信号的
时间 / s ×10 −4 时间 / s ×10 −4 定位结果更为集中，试验台的定位结果则相对分散。
(e) S点稀疏表示 (f) S′点稀疏表示
(e) S-point sparse (f) S′-point sparse 这表明，轴承测试试验台在模拟实际工作环境下所
representation representation 采集的声发射信号，比静态条件下铅芯断裂所获取

重构前信号 重构后信号
0.10
0.05
0.05
0 0
幅值 幅值
−0.05
−0.10 −0.05
4 6 10 4 6 10
时间 ×10 −4 时间 ×10 −4
点重构信号对比 ′点重构信号对比
′-point reconstructed