CWRU 轴承数据集及其变体

🗂️ 顶层目录结构说明

F:.
│  test.txt
│
├─12k Drive End Bearing Fault Data
├─12k Fan End Bearing Fault Data
├─48k Drive End Bearing Fault Data
└─Normal Baseline

• test.txt：可能包含数据集介绍、实验说明或测试集划分信息（需打开确认具体内容）。

---

📁 各数据文件夹结构与内容说明

1️⃣ 12k Drive End Bearing Fault Data（12kHz 驱动端故障数据）

• 采样频率：12kHz
• 采样位置：驱动端
• 子类型：

  ├─Ball          # 滚珠故障
  ├─Inner Race    # 内圈故障
  └─Outer Race    # 外圈故障（又细分位置）

🚨 故障类型子目录

类型	含义说明	示例子目录/文件
Ball	滚珠（滚动体）故障	Ball/0007/B007_0.mat
Inner Race	内圈故障	Inner Race/0014/IR014_2.mat
Outer Race	外圈故障，进一步细分为：	Outer Race/Centered/0007/OR007@6_0.mat
├─ Centered：6点钟方向	@6
├─ Opposite：12点钟方向	@12
└─ Orthogonal：3点钟方向	@3 or 文件编号如 144.mat

🧾 文件命名规则说明（通用格式）：

[故障类型代码][故障直径]@[位置]_[负载编号].mat

项	示例	含义说明
故障类型代码	B / IR / OR	Ball / Inner Race / Outer Race
故障直径	007 / 014 等	故障直径（单位：英寸 x 0.001）
@位置	@6 / @12 / @3	故障方向位置（Outer Race）
_负载编号	_0 / _1 / _2 / _3	对应电机负载（0HP～3HP）

---

2️⃣ 12k Fan End Bearing Fault Data（12kHz 风扇端故障数据）

• 采样频率：12kHz
• 采样位置：风扇端
• 结构：与 12k Drive End 类似，但文件较少，部分数据可能不完整。

---

3️⃣ 48k Drive End Bearing Fault Data（48kHz 驱动端故障数据）

• 采样频率：48kHz
• 采样位置：驱动端
• 结构：同 12k Drive End，但具有更高分辨率的信号，适用于分析高频振动特征。

---

4️⃣ Normal Baseline（正常基准数据）

• 说明：无故障工况下的振动信号，用于对比分析
• 示例文件：

  normal_0.mat    # 负载 0HP
  normal_1.mat    # 负载 1HP
  normal_2.mat    # 负载 2HP
  normal_3.mat    # 负载 3HP

---

🧪 实验设置说明

项目	说明
故障直径	0.007”、0.014”、0.021”、0.028”
电机负载	0HP、1HP、2HP、3HP（对应文件后缀 _0 ~ _3）
故障类型	Ball（滚珠）、Inner Race（内圈）、Outer Race（外圈）
采样频率	12kHz（Drive/Fan 端），48kHz（Drive 端）

---

🧩 数据文件内容说明（.mat 文件）

• 文件格式：MATLAB .mat
• 常见字段：
  • X：振动加速度信号（一维时间序列）
  • RPM：电机转速（单位：RPM）
  • sr：采样频率（单位：Hz）

✅ 可用 scipy.io.loadmat（Python）或 MATLAB 加载分析。

---

🔑 快速示例解释

示例1：IR014_2.mat

• 内圈故障（IR），0.014英寸
• 电机负载为 2HP

示例2：OR007@6_1.mat

• 外圈故障（OR），0.007英寸，6点钟方向
• 电机负载为 1HP

---

✅ 一、故障类型标签分类总览表（可用于训练/分类建模）

文件路径示例	采样频率	安装端	故障类型	故障位置	故障直径	负载	标签ID（可自定义）
12k Drive End/Ball/0007/B007_0.mat	12kHz	Drive	Ball	—	0.007	0HP	1
12k Drive End/Inner Race/0014/IR014_2.mat	12kHz	Drive	Inner Race	—	0.014	2HP	2
12k Drive End/Outer Race/Centered/0007/OR007@6_1.mat	12kHz	Drive	Outer Race	Centered	0.007	1HP	3
48k Drive End/Ball/0021/B021_3.mat	48kHz	Drive	Ball	—	0.021	3HP	4
12k Fan End/Outer Race/Opposite/0014/OR014@12_0.mat	12kHz	Fan	Outer Race	Opposite	0.014	0HP	5
Normal Baseline/normal_0.mat	12kHz	—	Normal	—	—	0HP	0

✅ 说明：

• 标签ID 是你训练时可以指定的分类编码。
• 也可添加一列：是否故障 = True/False，用于二分类建模。

---

💻 二、Python 加载 .mat 文件数据代码模板（适用于CWRU数据）

import scipy.io
import os
import numpy as np

def load_mat_data(file_path):
    data = scipy.io.loadmat(file_path)
    # 寻找键值，可能是 'X' 或 'DE_time'，取决于.mat结构
    for key in data:
        if isinstance(data[key], np.ndarray) and data[key].ndim == 1:
            signal = data[key].squeeze()
            return signal
    raise ValueError(f"No 1D signal found in {file_path}")

# 示例：加载某个文件
file_path = '12k Drive End Bearing Fault Data/Ball/0007/B007_0.mat'
signal = load_mat_data(file_path)
print(f"Loaded signal shape: {signal.shape}")

✅ 可扩展为：批量读取数据 + 自动打标签 + 存为 CSV 或 pickle 格式。

---

📊 三、可选 Excel 目录总览表（适合整理文件管理 & 批处理）

是否需要我根据你文件结构，生成一份如下格式的 Excel 表格？可直接导入 pandas、Excel 或数据库使用：

文件名	文件路径	故障类型	故障位置	故障直径	负载	采样频率	标签ID
B007_0.mat	12k Drive End Bearing Fault Data/Ball/0007/	Ball	—	0.007	0HP	12kHz	1
IR014_2.mat	12k Drive End Bearing Fault Data/Inner Race/0014/	Inner Race	—	0.014	2HP	12kHz	2
<<OR007@6_0.mat>>	12k Drive End Bearing Fault Data/Outer Race/Centered/0007/	Outer Race	Centered	0.007	0HP	12kHz	3
normal_0.mat	Normal Baseline/	Normal	—	—	0HP	12kHz	0
…	…	…	…	…	…	…	…

---

数据解释：

# 路径：CRWU\12k Drive End Bearing Fault Data\Outer Race\Orthogonal\0007\144.mat
>> whos('-file', '144.mat')
  Name                   Size             Bytes  Class     Attributes

  X144RPM                1x1                  8  double
  X144_BA_time      122281x1             978248  double
  X144_DE_time      122281x1             978248  double
  X144_FE_time      122281x1             978248  double

变量名	尺寸	类型	含义解释
X144RPM	1×1	double	电机的旋转速度（单位：RPM）
X144_BA_time	122281×1	double	滚动体（Ball）位置的传感器采集的振动信号
X144_DE_time	122281×1	double	驱动端（Drive End）传感器采集的振动信号
X144_FE_time	122281×1	double	风扇端（Fan End）传感器采集的振动信号

项目	说明
采样频率	12kHz（12,000 Hz）
采样端口	驱动端（Drive End）安装传感器进行主要采集
故障类型	外圈故障（Outer Race Fault）
故障位置	Orthogonal（正交方向，通常为3点钟方向）
故障直径	0.007 英寸（从文件夹 0007 得知）
文件编号	144（内部变量也以 X144 开头）
负载情况	需要查看实际文件名是否有标注，或查看 RPM 估算负载（或参考实验记录）

clc;
clear;
path = 'F:\code\projects\29_QT_projects\custom_widget\database\CRWU\12k Drive End Bearing Fault Data\Outer Race\Orthogonal\0007\144.mat';

data = load(path); % 加载 .mat 文件

% 绘制 X144_BA_time、X144_DE_time 和 X144_FE_time
figure;

subplot(3,1,1);  % 三行一列的子图，第一行
plot(data.X144_BA_time, 'r');    % y轴是采样点数据，x轴是数据点信号
title('X144_BA_time');
xlabel('Time Index');
ylabel('Value');

subplot(3,1,2);  % 三行一列的子图，第二行
plot(data.X144_DE_time, 'g');
title('X144_DE_time');
xlabel('Time Index');
ylabel('Value');

subplot(3,1,3);  % 三行一列的子图，第三行
plot(data.X144_FE_time, 'b');
title('X144_FE_time');
xlabel('Time Index');
ylabel('Value');

clc;
clear;
clc;
clear;

%% 1. 数据加载与处理
% 文件路径
path = 'F:\code\projects\29_QT_projects\custom_widget\database\CRWU\12k Drive End Bearing Fault Data\Outer Race\Orthogonal\0007\144.mat';

% 加载数据
data = load(path);

% 采样频率（根据文件夹信息推断为12kHz）
Fs = 12000;

% 构建时间轴
N = length(data.X144_BA_time);  % 假设三个通道长度相同
t = (0:N-1) / Fs;  % 时间轴（单位：秒）

%% 2. 绘图
% 绘制 X144_BA_time、X144_DE_time 和 X144_FE_time
figure;

subplot(3,1,1);
plot(t, data.X144_BA_time, 'r');
title('X144\_BA\_time');
xlabel('Time (s)');
ylabel('Amplitude');

subplot(3,1,2);
plot(t, data.X144_DE_time, 'g');
title('X144\_DE\_time');
xlabel('Time (s)');
ylabel('Amplitude');

subplot(3,1,3);
plot(t, data.X144_FE_time, 'b');
title('X144\_FE\_time');
xlabel('Time (s)');
ylabel('Amplitude');

%% 3. 保存数据为 CSV 文件
% 将数据转换成表格
t = table(data.X144_BA_time, data.X144_DE_time, data.X144_FE_time);

% 保存为 CSV 文件
writetable(t, '144_data.csv');

---

时频图

---

来源：CSDN 原文，首次发布于 2025-04-05。