基于温度信号的故障特征提取方法优化

液压系统多种故障均会造成温度升高，因此监测温度可以反映许多故障特征。常用的温度监测有接触式测温方法和非接触式测温方法。温度是度量问题热平衡状态下冷热程度的物理量，它体现物体内部微粒运动状态的特征。在液压油箱、液压泵出口等处设置温度传感器或在关键的点设置红外辐射传感器感受温度的变化，由于液压系统的温度信号变化是一个慢变信号，当监测到液压系统温度变化后通常不需要做过多的信号处理，只需要对信号中的干扰进行处理即可。

温度信号检测常用到的算法有克服大脉冲干扰的数字滤波方法和抑制小幅度高频噪声的平均滤波方法。

（1）中值滤波法 中值滤波是一种典型的非线性滤波器，它通过对某一被测参数连续采样n次，然后将这些采样值进行排序，选取中间值作为本次采样值。中值滤波对温度、液位等缓慢变化的被测参数效果良好。

设滤波器窗口宽度为n=2k+1，离散温度采样信号为T（i）（i=1，2，…，N；N＞n），则当窗口在信号序列上滑动时，一维中值滤波器的输出为med[T（i）]=T（k），表示窗口2k+1内排序的第k个值，即排序后的中间值。(www.xing528.com)

（2）算术平均 假设采集到的N个温度信号为T₁，T₂，…，T_N，为了剔除信号检测中的毛刺，常采用算术平均值作为本次测量的滤波值，即。算术平均的滤波效果取决于采样次数，N越大滤波效果越好。但系统的灵敏度要下降，因此这种方法也只适用于慢变信号。

通常，液压系统有规定的工作温度范围，当液压系统的油箱温度过高或者液压泵出口温度超出规定范围时，液压油粘度、容积效率就会下降，泄漏增加，甚至使得液压设备无法工作。液压系统过热还会使得零件膨胀，破坏相对运动零件原来的配合间隙，导致摩擦阻力增加，液压阀容易卡死；同时，使得润滑油膜变薄、机械磨损增加，造成液压泵、液压阀、液压马达等精密配合面因过早磨损而失效。液压系统过热还会造成密封件老化变质，寿命缩短，甚至丧失其密封性能。

一般液压系统的油温应控制在30～60℃之间，最高不超过70℃，当发生油温过高故障时，需要采取以下措施使液压系统的油液温度降下来：①由于周围环境温度过高使油液温升增大，故需要采用隔热材料，使系统与外界隔绝，并尽量避开热源；②正确设计液压系统，系统应有卸荷回路，采用压力适应、功率适应、蓄能器等高效液压系统，减少高压溢流损失，减少系统发热；③正确选择液压元件，提高液压元件的加工精度和装配精度，减少泄漏、容积损失和机械损失带来的发热现象；④正确配管，减少过细过长、弯曲较多、分支与回流不当带来的压力损失；⑤正确选择油液粘度，油液粘度过高会造成内摩擦增大而发热，应选用粘度合适的液压油；⑥油箱设计应考虑充分的散热面积和油箱容量。