基于时延估计的机电设备故障声源定位

发布时间：2020-07-15 11:34

【摘要】：在机电设备故障检测中,依据设备的某些故障具有发声特征,运用声源定位技术,定位故障发声源位置,达到故障检测的目的。本文以中央空调外机作为机电设备的研究对象,用α稳定分布建模环境噪声,对故障噪声介绍和分析,设计数字陷波器对运行噪声源进行消除。采集中央空调外机噪声,对数据进行处理,并用声级计测得环境噪声分贝范围。理论分析了相关算法、共变算法、分数低阶协方差算法和共变相关算法,用计算机进行仿真实验。对非整数自适应时延估计算法(LMPFTDE)进行改进,共变相关法的时延估计值作为LMPFTDE的迭代初值,共变序列作为LMPFTDE的输入信号,仿真实验验证了改进方法在脉冲环境和低信噪比条件下有更好的性能。分析了声源的声场模型,确定麦克风阵列尺寸,对几何定位法进行数学公式推导,依据麦克风阵列与声源的位置关系,计算机仿真声源定位,得到不同俯仰角和方位角下的估计误差,并分析误差原因。设计数据采集平台,依据模型搭建四元十字麦克风阵列,STM32F103ZET6作为系统控制采集部分,承担AD7606芯片的信号采集、数据读取、储存、发送;MATLAB软件设计接口程序,接收和处理下位机发送的数据。对数据采集平台的采集效果进行测试和分析,验证了采集系统的有效性。实验室中播放电机转动异常声作为故障声源,模拟信噪比为0dB,对空间中16个位置进行声源数据采集;相关算法、LMPFTDE算法、改进的算法对声源分别定位,结果表明改进后算法有更好的估计性能。现场对中央空调外机声源进行定位,用两个激光水平仪模拟全站仪,对声源位置进行投射,实现声源位置的可视化。
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH17
【图文】：

声像,源检测,设备噪声,声像

上海电机学院硕士学位论文准说话人姿态，提高会议的质量。声源定位应用于机电设备故障声源定位，设备出现声振故障过程中，部分故障产生的力波，使设备某些部件振动，并且产生一定频带的声波，且声波始终伴随故障始终。如声发射后期导致结构改变而产生声波[15]，机械轴心偏移产生的振动噪音[16]。在一些特定场合，如复杂连接的机械旋转部件、高温或高腐蚀环境，声源定位能发挥自身的特点，例如齿轮箱齿轮异响定位，工业现场轴承异响定位，输油、输气、供水管网的压力管道泄漏源定位[17]，电站泄漏点定位[18]。声像仪是噪声源识别定位测试分析系统，对稳态、瞬态及运动声源远距离快速识别定位，广泛应用于船舶、航天航空、汽车行业、家电行业、电厂车间等噪声检测、机械设备的噪声检测等（图 1-1 和图 1-2）。2017 年西门子发布了全新的LMS 声学照相机[19]，可帮助各行业加快声学故障诊断速度，配备专用软件的高品质模块化数字麦克风阵列能即时、准确地对噪音生成对象，实现声源可视化。

声像,挖掘机,噪声源,成像

中央空调,环境,背景噪声,电机学

上海电机学院硕士学位论文2.4 实验分析2.4.1 背景噪声采集分析现选上海电机学院临港校区体育馆待机中的中央空调外机作为机电设备背景噪声采集对象，采集噪声的环境如图 2-1 所示。根据文献[51]对音频采样介绍，同时依据驻极体话筒频率响应范围，选择 48kHz采样频率，能够满足最高频率信号采样要求，消除频谱混叠。用 MATLAB 中 wavrecord 函数启动声卡，采集空调外机待机时背景噪声（控制电路散热风扇工作），录制480000点16位分辨率的数组。x 10-3Single-Sided Amplitude Spectrum of y(t)

【相似文献】