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Dokument Type: Doctoral Thesis
Title: Signalverarbeitungsverfahren und virtuelle Instrumente zur Messung von elektrischen Signalen und zur Fehlerdiagnose an Maschinen
Authors: Liu, Zhongdong 
Institute: Fachbereich 12, Elektrotechnik und Informatik 
Free keywords: virtual instruments, fault diagnosis in machines, vibration analysis
Dewey Decimal Classification: 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
GHBS-Clases: XXC
Issue Date: 2006
Publish Date: 2006
Abstract: 
Es wird in dieser Arbeit gezeigt, dass sich die Chirp-z-Transformation (CZT) und das
Zeropadding-Verfahren (ZP), kombiniert mit der Anwendung geeigneter Fensterfunktionen,
zur Bestimmung der Größen von Spannungs- und Stromsignalen bezüglich der
Zuverlässigkeit bei kurzen Messzeiten eignen. Die allgemeinen Bedingungen für die
Anwendung der CZT bzw. des ZP bei reellen Multifrequenz-Signalen unter dem Einsatz der
Fensterfunktionen dargestellt. Der Einfluß eines reellen weißen Rauschsignals auf die
geschätzten Größen eines reellen Multifrequenz-Signals wurde untersucht.
Das TDA-Verfahren wird zur Verarbeitung der harmonischen Komponenten der
Ausgangssignale eines Frequenzumformers untersucht. Zur Detektion und Messung der
interharmonischen Komponenten wird ein digitales Differenz-Filter vorgestellt. Die
Anwendbarkeit des TDA-Verfahrens und des digitalen Differenz-Filters wird durch die
Ergebnisse aus Simulationen und praktischen Anwendungen gezeigt.
Virtuelle Instrumente wurden zur Fehldiagnose und Schwingungsanalyse an
Planetengetrieben entwickelt. Die praktischen Anwendungen zeigen, dass das Spektrum der
demodulierten hochfrequenten mechanischen Schwingungen – Hüllkurvenspektrum – eine
spektrale Struktur bei den Frequenzen enthält, die mit den Fehlern auf Innenring- oder
Außenringlaufbahn in Verbindung stehen.

It will be shown that the chirp-z-transform and zero-padding, combined with a appropriate
window, are suitable for the estimation of the parameters of the voltage and current signals
with moderate computational complexity. Through the analysis of the spectral interference in
the discrete time Fourier transform the conditions for the simultaneous use of the windows
and the chirp-z-transform or zero-padding will be presented. The statistical errors of the
estimations will be discussed.
The time domain averaging will be here investigated to process harmonic components in the
output signals of frequency converters. For the detection and measurement of interharmonics
a digital difference-filter will be proposed. Simulations and field test results are provided to
illustrate the utility of the time domain averaging and the difference-filter.
Based on the analysis of the faults of gears and rolling bearings the virtual instruments for the
fault diagnosis and vibration analysis in epicyclic gearboxes are developed. The practical
applications show that the spectrum of the demodulated high-frequency vibration – envelope
spectrum – contains a pattern of spectral lines at frequencies which can be related to the faults
on the inner or outer race of rolling bearings.
URN: urn:nbn:de:hbz:467-2047
URI: https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/204
License: https://dspace.ub.uni-siegen.de/static/license.txt
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