基于MWC的机械振动信号压缩采样研究
发布时间：2021-03-21 20:51
当机械设备发生故障时一般都伴随着振动的变化,并且通过振动和振动产生的噪声表现出来。通过对这些振动信号进行监测分析可以提前预示和定位故障、了解故障原因及恶化程度并及时避免故障的发生。随着机械设备朝智能化、精密化、高速化方向不断发展,机械振动信号的频谱也越来越宽,以传统香农-奈奎斯特采样理论对其进行采样将带来海量数据的传输、存储和计算等一系列问题。调制宽带转换器（modulated wideband converter,MWC）是一种高效的模拟-信息转换方案,突破了奈奎斯特采样速率的限制,可以实现对信号的低速采样和精确重构,同时还具有适用信号类型范围广、计算量小、易于实现、硬件成本低等优点。本文对MWC采样系统应用于机械振动信号的数据采样进行了研究,主要研究内容包括:（1）介绍了压缩感知的基本理论,对比了经典模拟-信息转换（analog-toinformation,AIC）设计方案的优缺点,分析了MWC的工作原理。对单通道MWC采样结构的设计思路、采样结构和工作原理进行了描述。建立信号数学模型并进行仿真实验,探究了信号子带个数、子带带宽、信噪比等因素对MWC信号重构的影响,对比了单通道MW...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及研究意义
1.2 本课题的国内外研究现状
1.2.1 模拟-信息转换技术的研究现状
1.2.2 调制宽带转换器研究现状
1.2.3 机械振动信号检测研究现状
1.3 论文的研究内容及结构安排
第2章 MWC工作原理分析
2.1 MWC采样系统
2.1.1 稀疏多频带信号模型
2.1.2 MWC采样结构
2.1.3 MWC工作原理分析
2.1.4 MWC采样参数的选取
2.2 单通道MWC采样系统的设计
2.2.1 单通道MWC采样系统的设计思路
2.2.2 单通道MWC采样结构
2.2.3 单通道MWC频域分析
2.3 本章总结
第3章 MWC重构算法的分析
3.1 观测向量模型
3.1.1 单测量向量模型
3.1.2 多测量向量模型
3.1.3 无限测量向量模型
3.2 CTF方法
3.3 仿真实验及影响因素分析
3.3.1 信噪比的影响
3.3.2 子带个数的影响
3.3.3 子带带宽的影响
3.4 单通道MWC信号重构实验仿真
3.5 本章总结
第4章 低信噪比下MWC信号重构方法研究
4.1 研究背景
4.2 ICA方法
4.2.1 ICA去噪原理
4.2.2 基于ICA的MWC低信噪比信号重构
4.3 仿真试验及结果分析
4.3.1 不同信噪比取值的仿真情况
4.3.2 成功重构信号所需采样通道数和采样速率对比
4.3.3 重构效果对比
4.4 本章总结
第5章 基于MWC的机械振动信号检测
5.1 基于MWC的机械振动信号检测的构造思想及具体步骤
5.2 滚动轴承振动信号分析
5.2.1 轴承振动信号的时域图与频域图
5.2.2 轴承振动信号频谱的不同划分方式
5.3 信号仿真实验
5.3.1 基于MWC的轴承振动信号检测方法
5.3.2 MWC采样通道数对信号重构的影响
5.3.3 信号频谱划分方式对信号重构的影响
5.4 本章总结
结论与展望
本文工作总结
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所撰写及录用的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于独立成分分析的全波核磁共振信号噪声滤除方法研究[J]. 田宝凤,周媛媛,王悦,李振宇,易晓峰. 物理学报. 2015(22)
[2]用于调制宽带转换器压缩频谱感知的重构失败判定方法[J]. 郑仕链,杨小牛. 电子与信息学报. 2015(01)
[3]模拟-信息转换器研究进展[J]. 张弓,文方青,陶宇,刘苏,贲德. 系统工程与电子技术. 2015(02)
[4]一种面向信息带宽的频谱感知方法研究[J]. 张京超,付宁,乔立岩,彭喜元. 物理学报. 2014(03)
[5]基于Sub-Nyquist采样的单通道频谱感知技术[J]. 杨鹏,樊昀,黄知涛,柳征,姜文利. 国防科技大学学报. 2013(04)
[6]基于SVD与MUSIC的亚奈奎斯特采样重构算法[J]. 盖建新,付平,付宁,刘冰. 仪器仪表学报. 2012(09)
[7]用于宽带频谱感知的全盲亚奈奎斯特采样方法[J]. 盖建新,付平,乔家庆,孟升卫. 电子与信息学报. 2012(02)
[8]压缩感知基本理论:回顾与展望[J]. 邵文泽,韦志辉. 中国图象图形学报. 2012(01)
[9]机械振动信号描述与分析方法[J]. 张志森,符兴昌,赵全军. 四川文理学院学报. 2011(05)
[10]压缩感知理论及其研究进展[J]. 石光明,刘丹华,高大化,刘哲,林杰,王良君. 电子学报. 2009(05)
博士论文
[1]稀疏多频带信号压缩采样方法研究[D]. 张京超.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于MWC的稀疏宽带信号亚奈奎斯特采样技术研究[D]. 盖建新.哈尔滨工业大学 2013
[3]滚动轴承振动信号处理及特征提取方法研究[D]. 苏文胜.大连理工大学 2010
[4]机械故障监测诊断的若干新方法及其应用研究[D]. 王衍学.西安交通大学 2009
[5]基于Hilbert-Huang变换的旋转机械故障诊断方法研究[D]. 程军圣.湖南大学 2005
硕士论文
[1]基于MWC的模拟信息转换技术研究[D]. 姚婷婷.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于随机解调的模拟信息转换技术研究[D]. 宋平凡.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于小波变换和独立分量分析的去噪方法研究[D]. 程娇.复旦大学 2010
本文编号：3093524
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及研究意义
1.2 本课题的国内外研究现状
1.2.1 模拟-信息转换技术的研究现状
1.2.2 调制宽带转换器研究现状
1.2.3 机械振动信号检测研究现状
1.3 论文的研究内容及结构安排
第2章 MWC工作原理分析
2.1 MWC采样系统
2.1.1 稀疏多频带信号模型
2.1.2 MWC采样结构
2.1.3 MWC工作原理分析
2.1.4 MWC采样参数的选取
2.2 单通道MWC采样系统的设计
2.2.1 单通道MWC采样系统的设计思路
2.2.2 单通道MWC采样结构
2.2.3 单通道MWC频域分析
2.3 本章总结
第3章 MWC重构算法的分析
3.1 观测向量模型
3.1.1 单测量向量模型
3.1.2 多测量向量模型
3.1.3 无限测量向量模型
3.2 CTF方法
3.3 仿真实验及影响因素分析
3.3.1 信噪比的影响
3.3.2 子带个数的影响
3.3.3 子带带宽的影响
3.4 单通道MWC信号重构实验仿真
3.5 本章总结
第4章 低信噪比下MWC信号重构方法研究
4.1 研究背景
4.2 ICA方法
4.2.1 ICA去噪原理
4.2.2 基于ICA的MWC低信噪比信号重构
4.3 仿真试验及结果分析
4.3.1 不同信噪比取值的仿真情况
4.3.2 成功重构信号所需采样通道数和采样速率对比
4.3.3 重构效果对比
4.4 本章总结
第5章 基于MWC的机械振动信号检测
5.1 基于MWC的机械振动信号检测的构造思想及具体步骤
5.2 滚动轴承振动信号分析
5.2.1 轴承振动信号的时域图与频域图
5.2.2 轴承振动信号频谱的不同划分方式
5.3 信号仿真实验
5.3.1 基于MWC的轴承振动信号检测方法
5.3.2 MWC采样通道数对信号重构的影响
5.3.3 信号频谱划分方式对信号重构的影响
5.4 本章总结
结论与展望
本文工作总结
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所撰写及录用的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于独立成分分析的全波核磁共振信号噪声滤除方法研究[J]. 田宝凤,周媛媛,王悦,李振宇,易晓峰. 物理学报. 2015(22)
[2]用于调制宽带转换器压缩频谱感知的重构失败判定方法[J]. 郑仕链,杨小牛. 电子与信息学报. 2015(01)
[3]模拟-信息转换器研究进展[J]. 张弓,文方青,陶宇,刘苏,贲德. 系统工程与电子技术. 2015(02)
[4]一种面向信息带宽的频谱感知方法研究[J]. 张京超,付宁,乔立岩,彭喜元. 物理学报. 2014(03)
[5]基于Sub-Nyquist采样的单通道频谱感知技术[J]. 杨鹏,樊昀,黄知涛,柳征,姜文利. 国防科技大学学报. 2013(04)
[6]基于SVD与MUSIC的亚奈奎斯特采样重构算法[J]. 盖建新,付平,付宁,刘冰. 仪器仪表学报. 2012(09)
[7]用于宽带频谱感知的全盲亚奈奎斯特采样方法[J]. 盖建新,付平,乔家庆,孟升卫. 电子与信息学报. 2012(02)
[8]压缩感知基本理论:回顾与展望[J]. 邵文泽,韦志辉. 中国图象图形学报. 2012(01)
[9]机械振动信号描述与分析方法[J]. 张志森,符兴昌,赵全军. 四川文理学院学报. 2011(05)
[10]压缩感知理论及其研究进展[J]. 石光明,刘丹华,高大化,刘哲,林杰,王良君. 电子学报. 2009(05)
博士论文
[1]稀疏多频带信号压缩采样方法研究[D]. 张京超.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于MWC的稀疏宽带信号亚奈奎斯特采样技术研究[D]. 盖建新.哈尔滨工业大学 2013
[3]滚动轴承振动信号处理及特征提取方法研究[D]. 苏文胜.大连理工大学 2010
[4]机械故障监测诊断的若干新方法及其应用研究[D]. 王衍学.西安交通大学 2009
[5]基于Hilbert-Huang变换的旋转机械故障诊断方法研究[D]. 程军圣.湖南大学 2005
硕士论文
[1]基于MWC的模拟信息转换技术研究[D]. 姚婷婷.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于随机解调的模拟信息转换技术研究[D]. 宋平凡.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于小波变换和独立分量分析的去噪方法研究[D]. 程娇.复旦大学 2010
本文编号：3093524
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