仪器仪表学报

作者：熊成文，高贯鲁，薛久涛，杨磊，廖与禾

单位：熊成文,1.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049； 2.西安交通大学陕西省 机械产品质量保障与诊断重点实验室西安710049； 3.西安交通大学机械工程学院西安710049,,高贯鲁,1.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049； 2.西安交通大学陕西省 机械产品质量保障与诊断重点实验室西安710049； 3.西安交通大学机械工程学院西安710049,,薛久涛,1.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049； 2.西安交通大学陕西省 机械产品质量保障与诊断重点实验室西安710049； 3.西安交通大学机械工程学院西安710049,,杨磊,1.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049； 2.西安交通大学陕西省 机械产品质量保障与诊断重点实验室西安710049； 3.西安交通大学机械工程学院西安710049,,廖与禾,1.西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049； 2.西安交通大学陕西省 机械产品质量保障与诊断重点实验室西安710049； 3.西安交通大学机械工程学院西安710049,yhliao@xjtu.edu.cn,

关键词：相位测量;转子振动;转速波动;键相信号;瞬时相位;线性回归

基金：山东省重点研发计划（2024TSGC0369）项目资助

转子转速波动导致瞬时相位非平稳，键相信号抖动导致参考相位漂移。以上干扰因素叠加造成基于振动信号的转频相位测量方法的误差显著增大，严重制约了转子系统的动态辨识和动平衡效果。针对此问题提出了一种基于瞬时相位重采样的跟踪回归法，以实现实际复杂工况下的高精度转频相位测量。首先通过零相移宽带通滤波和希尔伯特变换计算振动信号的瞬时相位，完整提取了转子转速波动信息。并结合插值上采样的键相点序列对瞬时相位进行跟踪重采样，充分利用键相信号降低转速波动造成的相位非平稳性。构建了精确描述重采样相位的一、二阶循环平稳模型，实现将键相抖动干扰量化为加性噪声。进一步对重采样相位进行线性回归以充分抑制噪声干扰，通过对截距的渐近无偏估计实现转频相位的精确测量。最后通过仿真和实验验证了该相位测量方法优越的抗干扰能力。在综合了转速波动和键相抖动干扰因素的仿真测试中，所提方法与传统阶次谱校正法和峰值时差法相比，相位测量误差分别降低70.4%和40.5%。在转子动平衡实验中，所提方法在强噪声下的四通道相位测量波动均<2°，单次动平衡校正即可将振动幅值平均降低92.2%。所提跟踪回归法实现了转速波动和键相抖动叠加干扰下的高精度相位测量，能够为转子故障诊断提供有力支持。

来源：2025年第8期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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