形态学广义分形维数在发动机故障诊断中的应用

李 兵， 张培林， 任国全， 刘东升， 米双山

(1.石家庄军械工程学院 自行火炮教研室，石家庄 050003;2.石家庄军械工程学院 导弹机电工程教研室，石家庄 050003)

振动是发动机在运转过程中产生的必然现象，振动信号包含了发动机运行状态的丰富信息，发动机工作性能的变化可以通过振动信号表现出来，而其采集和分析不影响发动机的正常运转。因此，振动信号分析法成为对发动机进行结构、故障分析和状态监测最为广泛、也是最行之有效的方法［1]。

传统的故障诊断技术是针对振动信号的时域或频域特征来提取特征量进行故障识别的。但对于多部件、多激励的往复式发动机而言，由于其运动件多而复杂，工作条件恶劣，激励力众多且其频率范围宽广，各种激励经相应的传递及耦合均被反映在发动机表面的振动中，使得所测得的表面振动信号是极其复杂的混合信号［2，3]，用传统的理论方法去刻画这种复杂性具有很大的局限性。

分形几何为复杂信号提供了一种几何结构分析方法，它在很多领域已经有了成功的应用。在机械设备故障诊断领域中，人们也开始用分形几何方法对振动信号进行分析，并取得了一定的成果［4，5]。然而，在振动信号分析中，人们一般只考虑信号的单重分形特征，它只能从整体上反映信号的不规则性，缺乏对局部奇异性的刻画。多重分形维数能更精细的刻画信号的局部尺度行为，可以更加全面反映信号的分形特性。……