设备故障诊断是基于多学科交叉的实用工程技术。故障诊断的研究宗旨是提 高诊断的准确率和增强技术的工程实用性。信息的获取技术以及对信息的正确、 完整、充分地利用是提高诊断准确性的关键性、基础性工作。大量的科学研究和 工程实践表明，对已获取的信息没有正确、充分利用是导致误诊和漏诊的根本原 因。本文以连续型过程工业的大型关键设备为对象，针对现有信息融合技术所存 在的不足，从故障机理、诊断方法、产品开发等多方面对全矢谱技术及其应用进 行了研究。解决了由于信息不完整而制约提高诊断准确率的瓶颈问题，为工程应 用提供了基础保障。 首先，研究了齿式联接不对中转子的故障机理及其物理特性。依据齿式联接 不对中故障的信号特征，对齿式联接不对中转子系统的动力学反问题进行了深入 研究。分别从几何学和运动学角度揭示了在运转和锁定状态下不对中转子的故障 机理，推导了故障状态下轮齿的啮合线方程。指出联轴器在平行位移、角度位移 和综合位移故障状态下，其轴心线回转轮廓分别为圆柱体、双锥体和半锥体。在 锁定状态下的故障物理特性与不平衡故障特征相似。研究表明：形如齿式联接不 对中等大型旋转机械类典型故障，对其故障性质的识别和诊断，依赖于旋转机械 的空间综合信息。研究为工程实际正确识别齿式联接不对中转子的故障类型提供 了理论依据，同时也表明进行全矢谱技术研究的必要性。 第二，提出了旋转机械同源信息融合的全矢谱分析新方法。在分析转子回转 特性基础上，论证了在信息遗漏条件下所引起故障误判和漏判的必然性。提出了 基于同源信息融合的全矢谱分析方法。给出了全矢谱方法的快速数值算法。提出 了基于同源信息融合能量分析的全矢功率谱方法—强度法、回转法、面积法和周 长法，并分析了其灵敏度。确定了适合旋转机械能量评价的基本方法。解决了旋 转机械全信息分析中频率分辨率低、不便进行能量分析以及难以继承以往诊断规 则等问题。 第三，提出了旋转机械故障诊断的空间域分析思想。将全矢谱分析技术推广 到三维空间。推导了三维空间中转子的回转模式以及三维全矢谱分析的应用形 式。证明了在三维空间中，转子轴心在某一谐波下的回转轨迹处于某一空间平面， 且为一椭圆。经适当变换，可以按照二维全矢谱分析方法，对包括轴向信息在内 的三维信息进行融合，提出了三维空间全矢谱和三维空间全矢功率谱。在理论分 析基础上，给出了三维信息融合分析的具体方法和快速数值算法。建立了旋转机 械全信息三维空间分析的基本构架。 第四，创建了基于全矢谱技术的同源信息融合全信息分析体系。将旋转机械 全矢谱分析技术拓宽到除频域分析以外的其它信号分析与数据处理应用领域。提 出了全矢倒频谱(FVCS)、全矢短时傅立叶变换(FSFT)、全矢维格纳分布 (FWVD)、全矢谐波小波包变换(FHWT)以及全矢最大熵谱(FMEM)等全 新的分析方法。表明本文提出的方法可以延拓到几乎所有常规旋转机械信号分析 领域，极大地拓宽了旋转机械全信息分析的应用范围，构建了同源信息融合全矢 谱分析的完整体系。为开发以全矢谱技术为核心的智能分析诊断系统提供了理论 基础。 第五，构建了基于现代化设备管理的远程监测与诊断网络体系。探讨了基于 Internet/Intranet远程诊断网络的多重实施模式，制定了基于Browser/Server模式 的远程网络拓扑。该体系基于WEB编程技术和数据库管理，选择JBuilder X、J2EE 和Dreamweaver MX作为开发工具。 以Win2000 Server/Linux+SQL Server+ Tomcat 5.0为软件运行平台。该体系具有远程监测与诊断、技术交流、技术培训 以及数据交换等功能。可以方便地与企业MIS网、ERP以及EAM等系统无缝对 接，为应用基于全矢谱技术开发的系列产品进行设备资产管理提供了良好的基础 平台。 第六，研制开发了以全矢谱技术为核心的系列产品。开发了适用于大型旋转 机械的在线系统—eM3000设备远程监控与运行管理系统和适用于中、小型旋转 设备的离线系统—PDES设备状态检测与安全评价系统。它们以全矢谱技术为核 心，以嵌入式技术为特征，以远程网络为平台。可方便实施机组的在/离线状态 监测、故障诊断、资产管理与安全评价。eM3000和PDES均已通过技术鉴定，并 获得高新技术产品认证。已在石油、化工、冶金、发电、机械、交通等领域的多 家大型企业投入应用，取得了较好的实际应用效果。实践证明全矢谱技术具有较 强的理论意义和工程实用价值。 最后，论文对进一步工作的方向进行了简要的讨论。展现了全矢谱分析体系 广阔的研究与应用前景。 关键词：全矢谱，故障机理，信息融合，故障诊断