CN104457856A - 基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于复合信息传感器的齿轮箱位置序列采样装置和方法，均匀分布在齿轮齿根处的光纤传感器，所述光纤传感器信号输出端连接光信号测量处理单元信号输入端，通过光信号测量处理单元实现齿轮根部的应变位置序列测试；通过寻找拐点获得轮齿进入啮合的触发点，为振动加速度位置序列和温度位置序列的采集提供脉冲触发；振动加速度传感器分布在轴承座和齿轮箱体上，所述振动加速度传感器信号输出端连接信号采集处理单元振动信号输入端，温度传感器浸泡在齿轮箱体机油中，所述温度传感器信号输出端连接信号采集处理单元温度信号输入端，结合应变位置序列提供的脉冲触发实现振动位置序列和温度位置序列的采样的测试。

Description

基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置和方法

技术领域

本发明涉及自动化领域，尤其涉及一种基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置和方法。

背景技术

齿轮箱是传动系统重要组成部件，广泛应用在工程机械、船舶以及航空航天等领域，作为核心传动部件，齿轮箱的健康状态直接影响着机械设备的正常运转。齿轮箱由于变速变载以及高油温等极端工作环境，经常导致齿轮裂纹、剥落、点蚀甚至断齿等故障，大幅度降低齿轮箱工作性能的稳定性，严重时造成灾难性后果。

目前已有众多学者对齿轮箱故障诊断展开了一系列的研究，往往通过在齿轮箱轴承座以及基体上布置振动加速度传感器拾取齿轮箱时域振动信号，通过时域参数、频域特征以及一些智能算法对齿轮箱的健康状态做出评价；另外，目前也有一些学者对多信息故障诊断方面展开研究，同时采集机械设备的时域振动信号、温度信号及噪声信号等对设备健康状态进行诊断，并取得一些效果，但在齿轮箱诊断方面应用较少。

综上所述，目前齿轮箱故障诊断主要基于时域采样方法进行诊断，导致齿轮箱在变转速和变载荷等复杂工况下造成时域采样的定位不精确、频率模糊等问题；另外，齿轮箱健康状态影响因素众多，单靠振动信号来判断明显不足，且一般振动测量为广域信号，即传感器布置在齿轮箱箱体、轴承座上，由于传递路径和界面能量耗散的影响，致使测量的振动信号无法精确反映振源信息，为齿轮箱健康状态判定造成很大的困难。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置和方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于复合信息传感器的齿轮箱位置序列采样装置，其关键在于，包括：

均匀分布在齿轮齿根处的光纤传感器，所述光纤传感器信号输出端连接光信号测量处理单元信号输入端，通过光信号测量处理单元实现齿轮根部的应变位置序列测试，采集固定应变位置序列采样样本；利用应变突变识别方法判断单齿齿根应变位置序列是否产生突变点，求解趋势项函数的拐点，通过寻找拐点获得轮齿进入啮合的触发点，从而判断齿轮箱体内部对应齿轮的啮合状态，为振动加速度位置序列和温度位置序列的采集提供脉冲触发；振动加速度传感器分布在轴承座和齿轮箱体上，所述振动加速度传感器信号输出端连接信号采集处理单元振动信号输入端，温度传感器浸泡在齿轮箱体机油中，所述温度传感器信号输出端连接信号采集处理单元温度信号输入端，结合应变位置序列提供的脉冲触发完成齿轮振动位置序列测试和温度位置序列的测试工作。

上述技术方案的有益效果为：通过光纤传感器、光信号测量处理单元等电路元器件实现齿轮箱位置序列采样。

所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置，优选的，所述光信号测量处理单元包括：滑环、耦合器、光信号处理模块、探测器，

滑环数据连接线连接光纤传感器信号输出端，所述滑环数据交互端连接耦合器，所述耦合器信号输出端连接探测器信号输入端，所述探测器信号输出端连接光信号处理模块信号输入端。

上述技术方案的有益效果为：所述信号测量处理单元的内部元件设计合理，成本低廉，使用稳定。

所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置，优选的，所述信号采集处理单元包括：信号采集模块和信号处理模块，

所述信号采集模块信号输入端连接振动加速度传感器信号输出端和温度传感器信号输出端，所述信号采集模块信号输出端连接信号处理模块信号输入端，光信号处理模块信号输出端连接信号采集模块信号输入端，用于通过信号采集模块对光信号处理模块传递的脉冲触发完成振动加速度位置序列和温度位置序列的采集测试。

上述技术方案的有益效果为：通过信号采集模块和信号处理模块进行信号的采集和处理。

本发明公开一种基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，其关键在于，包括如下步骤：

步骤1，根据权利要求1所述的装置通过光信号测量处理单元解调对齿根的应变状况进行测量，采集固定应变位置序列采样样本；

步骤2，通过应变突变识别方法判断单齿齿根应变信号产生突变点，求解趋势项函数的拐点，通过寻找拐点获得触发点，从而判断齿轮箱体内部对应齿轮的啮合状态，为振动加速度位置序列和温度位置序列的采集提供脉冲触发。

步骤3，通过信号采集处理单元并结合应变位置序列提供的脉冲触发完成齿轮振动位置序列和温度位置序列的测试工作；完成对应啮合域位置序列采样矩阵集合。

上述技术方案的有益效果为：通过上述方法实现齿轮每个轮齿的局域强信号应变监测，并开发应变突变识别方法，实现了每个齿轮轮齿啮合域下应变位置序列、振动位置序列以及温度位置序列的采集，克服时域采样方法定位不精确等缺点，并为实现齿轮全寿命监测奠定基础。

所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，优选的，所述步骤1包括：

步骤1-1，通过光信号测量处理单元解调对齿根的应变状况进行测量，获得对应齿轮进入啮合区域信号，通过公式Y_k＝[y₁,y₂,…,y_p]采集长度为p的固定应变位置序列采样样本。

所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，优选的，所述步骤2包括：

步骤2-1，通过获得对应变序列Y所有极大值相连插值，以及所有极小值相连插值，获得应变序列的上包络线和下包络线，其中上包络线公式为Y_up＝interp[pmax(Y)]，下包络线为Y_down＝interp[pmin(Y)]，其中pmax代表曲线最大值提取操作，pmin代表曲线最小值提取操作，interp代表三次Hermite插值，上包络线和下包络线求和取均值，从而获得应变序列趋势项曲线函数

$f_0=\frac{1}{2}(Y\_\mathrm{up}+Y\_\mathrm{down}),$

步骤2-2，求解趋势项曲线函数f₀的一阶导数和二阶导数分别记为f₁和f₂，在二阶导数中逐点判断是否为拐点，找到后记录位置i，并在一阶导数中提取位置i附近的向量R＝[f₁(i),f₁(i+1),f₁(i+2)]；判断向量R中是否每一个元素均超过设定阈值，是则结束判断，否则返回二阶导数中寻找下一个拐点，最终获得触发点位置。

所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，优选的，所述步骤3包括：

步骤3-1，通过信号采集处理单元获得N个振动加速度传感器与M个温度传感器采集长度p的固定位置序列采样样本，所述振动加速度传感器采集样本公式为Z_ki＝[z_1i,z_2i,…,z_pi]，温度传感器采集样本公式为W_kj＝[w_1j,w_2j,…,w_pj]，其中Y为应变位置序列采样，Z为振动位置序列采样，W为温度位置序列采样，k表示轮齿编号，i表示振动传感器编号，j表示温度传感器编号，所述N、M为正整数；

步骤3-2，通过获得齿轮箱体齿轮的k啮合域位置序列采样矩阵公式NH_k＝[Y_k,Z_k1,Z_k2,…,Z_kN,W_k1,W_k2,…,W_kM]，所述啮合域位置序列采样矩阵公式构成啮合域应变、振动、温度位置序列采样矩阵集合。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明开发了一种集齿根应变、油液温度以及振动为一体的位置采样序列方法。通过在齿轮轮齿根部布置光纤传感器(FBG)，相对广域信号方法实现齿轮每个轮齿的局域强信号应变监测，并开发应变突变识别方法，实现了每个齿轮轮齿啮合域下应变位置序列、振动位置序列以及温度位置序列的采集，克服时域采样方法定位不精确等缺点，并为实现齿轮全寿命监测奠定基础。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置示意图；

图2是本发明基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法流程图；

图3是本发明基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法轮齿进入啮合区域坐标图；

图4是本发明基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法啮合域应变、振动、温度位置序列采样矩阵集合图；

图5是本发明基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法流程图；

图6是本发明基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法应变序列趋势项曲线。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种基于复合信息传感器的齿轮箱位置序列采样装置，其关键在于，包括：

均匀分布在齿轮齿根处的光纤传感器，所述光纤传感器信号输出端连接光信号测量处理单元信号输入端，通过光信号测量处理单元实现齿轮根部的应变位置序列测试，采集固定应变位置序列采样样本；利用应变突变识别方法判断单齿齿根应变位置序列是否产生突变点，求解趋势项函数的拐点，通过寻找拐点获得轮齿进入啮合的触发点，从而判断齿轮箱体内部对应齿轮的啮合状态，为振动加速度位置序列和温度位置序列的采集提供脉冲触发；振动加速度传感器分布在轴承座和齿轮箱体上，所述振动加速度传感器信号输出端连接信号采集处理单元振动信号输入端，温度传感器浸泡在齿轮箱体机油中，所述温度传感器信号输出端连接信号采集处理单元温度信号输入端，结合应变位置序列提供的脉冲触发完成齿轮振动位置序列测试和温度位置序列的测试工作。

上述技术方案的有益效果为：通过光纤传感器、光信号测量处理单元等电路元器件实现齿轮箱位置序列采样。

所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置，优选的，所述光信号测量处理单元包括：滑环、耦合器、光信号处理模块、探测器，

滑环数据连接线连接光纤传感器信号输出端，所述滑环数据交互端连接耦合器，所述耦合器信号输出端连接探测器信号输入端，所述探测器信号输出端连接光信号处理模块信号输入端。

上述技术方案的有益效果为：所述信号测量处理单元的内部元件设计合理，成本低廉，使用稳定。

所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置，优选的，所述信号采集处理单元包括：信号采集模块和信号处理模块，

所述信号采集模块信号输入端连接振动加速度传感器信号输出端和温度传感器信号输出端，所述信号采集模块信号输出端连接信号处理模块信号输入端，光信号处理模块信号输出端连接信号采集模块信号输入端，用于通过信号采集模块对光信号处理模块传递的脉冲触发完成振动加速度位置序列和温度位置序列的采集测试。

上述技术方案的有益效果为：通过信号采集模块和信号处理模块进行信号的采集和处理。

本发明公开一种基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，其关键在于，包括如下步骤：

步骤1，根据权利要求1所述的装置通过光信号测量处理单元解调对齿根的应变状况进行测量，采集固定应变位置序列采样样本；

步骤2，通过应变突变识别方法判断单齿齿根应变信号产生突变点，求解趋势项函数的拐点，通过寻找拐点获得触发点，从而判断齿轮箱体内部对应齿轮的啮合状态，为振动加速度位置序列和温度位置序列的采集提供脉冲触发。

步骤3，通过信号采集处理单元并结合应变位置序列提供的脉冲触发完成齿轮振动位置序列和温度位置序列的测试工作；完成对应啮合域位置序列采样矩阵集合。

上述技术方案的有益效果为：通过上述方法实现齿轮每个轮齿的局域强信号应变监测，并开发应变突变识别方法，实现了每个齿轮轮齿啮合域下应变位置序列、振动位置序列以及温度位置序列的采集，克服时域采样方法定位不精确等缺点，并为实现齿轮全寿命监测奠定基础。

所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，优选的，所述步骤1包括：

步骤1-1，通过光信号测量处理单元解调对齿根的应变状况进行测量，获得对应齿轮进入啮合区域信号，通过公式Y_k＝[y₁,y₂,…,y_p]采集长度为p的固定应变位置序列采样样本。

所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，优选的，所述步骤2包括：

步骤2-1，通过获得对应变序列Y所有极大值相连插值，以及所有极小值相连插值，获得应变序列的上包络线和下包络线，其中上包络线公式为Y_up＝interp[pmax(Y)]，下包络线为Y_down＝interp[pmin(Y)]，其中pmax代表曲线最大值提取操作，pmin代表曲线最小值提取操作，interp代表三次Hermite插值，上包络线和下包络线求和取均值，从而获得应变序列趋势项曲线函数

$f_0=\frac{1}{2}(Y\_\mathrm{up}+Y\_\mathrm{down}),$

步骤2-2，求解趋势项曲线函数f₀的一阶导数和二阶导数分别记为f₁和f₂，在二阶导数中逐点判断是否为拐点，找到后记录位置i，并在一阶导数中提取位置i附近的向量R＝[f₁(i),f₁(i+1),f₁(i+2)]；判断向量R中是否每一个元素均超过设定阈值，是则结束判断，否则返回二阶导数中寻找下一个拐点，最终获得触发点位置。

所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，优选的，所述步骤3包括：

步骤3-1，通过信号采集处理单元获得N个振动加速度传感器与M个温度传感器采集长度p的固定位置序列采样样本，所述振动加速度传感器采集样本公式为Z_ki＝[z_1i,z_2i,…,z_pi]，温度传感器采集样本公式为W_kj＝[w_1j,w_2j,…,w_pj]，其中Y为应变位置序列采样，Z为振动位置序列采样，W为温度位置序列采样，k表示轮齿编号，i表示振动传感器编号，j表示温度传感器编号，所述N、M为正整数；

步骤3-2，通过获得齿轮箱体齿轮的k啮合域位置序列采样矩阵公式NH_k＝[Y_k,Z_k1,Z_k2,…,Z_kN,W_k1,W_k2,…,W_kM]，所述啮合域位置序列采样矩阵公式构成啮合域应变、振动、温度位置序列采样矩阵集合。

1采用内嵌光纤传感器实现旋转齿轮的轮齿根部应变位置序列动态测量，完成齿轮局域强信号的采集；

2对齿轮箱振动加速度信号、温度信号和应变信号采集，实现齿轮箱齿轮、轴承以及箱体的应变、振动和温度的位置序列采样；

图1为齿轮箱监测示意图，A为光纤传感器(FBG)，主要均匀分布在齿轮齿根处，通过光信号测量及处理单元E实现齿轮根部的应变测试；B为振动加速度传感器主要分布在轴承座及齿轮箱体上，C为温度传感器放置在箱体机油内，B、C通过信号采集及处理单元F以及E单元传输的触发信号完成箱体、轴承振动测试和温度测试。

位置序列采样

原理框图如图2所示。首先通过光信号测量处理单元解调对齿根应变进行测量，通过应变突变识别方法判断单齿齿根应变信号产生突变点，如图3所示，即认为该轮齿进入啮合区域，此时采集一组长度为p的固定应变位置序列采样样本，如式(1)示，同时N个振动加速度传感器与M个温度传感器采集长度p的固定位置序列采样样本，分别如式(2)和式(3)所示。其中Y为应变位置序列采样，Z为振动位置序列采样，W为温度位置序列采样，k表示轮齿编号，i表示振动传感器编号，j表示温度传感器编号，所述N、M为正整数。

Y_k＝[y₁,y₂,…,y_p]  (1)

Z_ki＝[z_1i,z_2i,…,z_pi]  (2)

W_kj＝[w_1j,w_2j,…,w_pj]  (3)

则k啮合域位置序列采样矩阵NH_k＝[Y_k,Z_k1,Z_k2,…,Z_kN,W_k1,W_k2,…,W_kM]，最终一系列啮合域位置序列采样矩阵NH₁、NH₂、NH₃…构成啮合域应变、振动、温度位置序列采样矩阵集合，如图4所示。

应变突变识别方法：

应变突变识别方法框图如图5所示，首先通过对应变序列Y所有极大值相连插值，以及所有极小值相连插值，获得应变序列的上下包络线分别记为Y_up和Y_down，如式(4)、(5)所示，其中pmax代表曲线最大值提取操作，pmin代表曲线最小值提取操作，interp代表三次Hermite插值，上下包络线求和取均值获得应变序列趋势项曲线函数f₀，如式(6)所示，原理如图6。求解趋势项函数f₀的一阶导数和二阶导数分别记为f₁和f₂，在二阶导数中逐点判断是否为拐点，找到后记录位置i，并在一阶导数中提取位置i附近的向量R，如式(7)所示；判断向量R中是否每一个元素均超过设定阈值，是则结束判断，否则返回二阶导数中寻找下一个拐点，最终获得触发点位置。

Y_up＝interp[pmax(Y)]  (4)

Y_down＝interp[pmin(Y)]  (5)

$f_0=\frac{1}{2}(Y\_\mathrm{up}+Y\_\mathrm{down})---\left(6\right)$

R＝[f₁(i),f₁(i+1),f₁(i+2)]  (7)

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于复合信息传感器的齿轮箱位置序列采样装置，其特征在于，包括：

均匀分布在齿轮齿根处的光纤传感器，所述光纤传感器信号输出端连接光信号测量处理单元信号输入端，通过光信号测量处理单元实现齿轮根部的应变位置序列测试，采集固定应变位置序列采样样本；利用应变突变识别方法判断单齿齿根应变位置序列是否产生突变点，求解趋势项函数的拐点，通过寻找拐点获得轮齿进入啮合的触发点，从而判断齿轮箱体内部对应齿轮的啮合状态，为振动加速度位置序列和温度位置序列的采集提供脉冲触发；振动加速度传感器分布在轴承座和齿轮箱体上，所述振动加速度传感器信号输出端连接信号采集处理单元振动信号输入端，温度传感器浸泡在齿轮箱体机油中，所述温度传感器信号输出端连接信号采集处理单元温度信号输入端，结合应变位置序列提供的脉冲触发完成齿轮振动位置序列测试和温度位置序列的测试工作。

2.根据权利要求1所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置，其特征在于，所述光信号测量处理单元包括：滑环、耦合器、光信号处理模块、探测器，

滑环数据连接线连接光纤传感器信号输出端，所述滑环数据交互端连接耦合器，所述耦合器信号输出端连接探测器信号输入端，所述探测器信号输出端连接光信号处理模块信号输入端。

3.根据权利要求1所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样装置，其特征在于，所述信号采集处理单元包括：信号采集模块和信号处理模块，所述信号采集模块信号输入端连接振动加速度传感器信号输出端和温度传感 器信号输出端，所述信号采集模块信号输出端连接信号处理模块信号输入端，光信号处理模块信号输出端连接信号采集模块信号输入端，用于通过信号采集模块对光信号处理模块传递的脉冲触发完成振动加速度位置序列和温度位置序列的采集测试。

4.一种基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，根据权利要求1所述的装置通过光信号测量处理单元解调对齿根的应变状况进行测量，采集固定应变位置序列采样样本；

步骤2，通过应变突变识别方法判断单齿齿根应变信号产生突变点，求解趋势项函数的拐点，通过寻找拐点获得触发点，从而判断齿轮箱体内部对应齿轮的啮合状态，为振动加速度位置序列和温度位置序列的采集提供脉冲触发；

步骤3，通过信号采集处理单元并结合应变位置序列提供的脉冲触发完成齿轮振动位置序列和温度位置序列的测试工作；完成对应啮合域位置序列采样矩阵集合。

5.根据权利要求4所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1-1，通过光信号测量处理单元解调对齿根的应变状况进行测量，获得对应齿轮进入啮合区域信号，通过公式Y_k＝[y₁,y₂,…,y_p]采集长度为p的固定应变位置序列采样样本。

6.根据权利要求4所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2-1，通过获得对应变序列Y所有极大值相连插值，以及所有极小值相连插值，获得应变序列的上包络线和下包络线，其中上包络线公式为 Y_up＝interp[pmax(Y)]，下包络线为Y_down＝interp[pmin(Y)]，其中pmax代表曲线最大值提取操作，pmin代表曲线最小值提取操作，interp代表三次Hermite插值，上包络线和下包络线求和取均值，从而获得应变序列趋势项曲线函数 

步骤2-2，求解趋势项曲线函数f₀的一阶导数和二阶导数分别记为f₁和f₂，在二阶导数中逐点判断是否为拐点，找到后记录位置i，并在一阶导数中提取位置i附近的向量R＝[f₁(i),f₁(i+1),f₁(i+2)]；判断向量R中是否每一个元素均超过设定阈值，是则结束判断，否则返回二阶导数中寻找下一个拐点，最终获得触发点位置。

7.根据权利要求4所述的基于复合信息传感器齿轮箱的位置序列采样方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3-1，通过信号采集处理单元获得N个振动加速度传感器与M个温度传感器采集长度p的固定位置序列采样样本，所述振动加速度传感器采集样本公式为Z_ki＝[z_1i,z_2i,…,z_pi]，温度传感器采集样本公式为W_kj＝[w_1j,w_2j,…,w_pj]，其中Y为应变位置序列采样，Z为振动位置序列采样，W为温度位置序列采样，k表示轮齿编号，i表示振动传感器编号，j表示温度传感器编号，所述N、M为正整数；

步骤3-2，通过获得齿轮箱体齿轮的k啮合域位置序列采样矩阵公式NH_k＝[Y_k,Z_k1,Z_k2,…,Z_kN,W_k1,W_k2,…,W_kM]，所述啮合域位置序列采样矩阵公式构成啮合域应变、振动、温度位置序列采样矩阵集合。