基于声全息的故障特征提取技术研究
发布时间：2021-11-14 15:51
基于振动信号的故障诊断技术在某些场合下存在着局限性,而机械噪声蕴含着丰富的机器状态信息,具有非接触式测量的优点,可以部分地替代振动信号作为故障诊断的手段。利用噪声信号进行故障诊断的技术称之为声学诊断技术。为了实现声学诊断技术,必须结合机器噪声信号的特点,对声学特征提取技术进行深入研究,使得提取的特征能更好地描述机械设备的运行状态。常规的声学特征提取技术可以给出故障特征随时间、频率的变化规律,但无法揭示故障特征随声源位置的变化信息。为了能更有效地利用噪声信号对机械设备进行故障诊断,本文开发了一种基于声全息的故障特征提取技术。该技术采用由少量传声器组成的阵列测量声压,应用复合声全息技术可以方便快速地重构出物体外部声场,获得包含声源的个数、位置、强度等信息的全息图。由于原始的声全息图不便于计算机直接处理,以机器在正常运行状态下的声压级为基础设定幅值范围,定义了差值图元素和差值全息灰度图。利用该差值全息灰度图,可以识别出某个特定位置的声源特征的变化信息,再结合特征频率和处于该位置的零部件的特征参数,从而判定出具体故障。本文具体研究内容如下。首先简要介绍故障诊断的研究背景,概述设备故障诊断技术及...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
a无kW窗函数的点源重构声压值（d=0.1m）
图 2-3b 有kW 窗函数的点源的重构声压值（d=0.1m）Fig.2-3b Reconstructed pressure for a point source withkW window (d=0.1m)求出声压 p ( r)后，利用关系u = p j ρck，就可以求出振动体表面的法向振速-11u ( r , ) FFT ( k p ( r, ))ckω ωρ= . (2-24)式（2-24）说明法向振速的计算可简化为通过 Fourier 变换后的全息数据乘以一修正的传播因子来进行[144]。求出法向振速后，可以很容易地求出声强值{ }1( , ) Re (r, ) ( )2I ω p ω u r ,ω r = , (2-25)其中“*”表示复数共轭。整个 NAH 的变换过程可以用图 2-4 来表示。首先选择一个固定的全息面Hz =z，利用传声器阵列记录得到空间各点声压的时间序列p ( x , y , z , t )；然后，通过时域的
图 2-6 两个点源的理论声压值Fig.2-6 Theoretical pressure for two point sources图 2-7 两个点源的重构声压值Fig.2-7 Reconstructed pressure for two point sources从图 2-7 可以看出，实际上两个点声源，但重构结果中只发现一个声源，结果显然不正确。在全息面尺寸不变的条件下，增加全息面上的测点，将传声器间距由 0.1m 改为0.025m，以获得更细致的声场信息，测点增加至 41×41=1681 个，而其它条件不变，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于联合波叠加法的相干声场全息重建与预测理论[J]. 李卫兵,陈剑,于飞,陈心昭. 声学学报. 2006(04)
[2]基于时频域模型的噪声故障诊断[J]. 吕琛,王桂增. 振动与冲击. 2005(02)
[3]一种稳健的全波数声场重构技术[J]. 于飞,陈剑,李卫兵,陈心昭. 中国科学E辑:工程科学 材料科学. 2004(09)
[4]基于复数矢径的波叠加法解声辐射问题[J]. 向宇,黄玉盈. 固体力学学报. 2004(01)
[5]基于盲源分离技术的故障特征信号分离方法[J]. 吴军彪,陈进,伍星. 机械强度. 2002(04)
[6]基于麦克风阵列测量的机翼脱落涡噪声研究[J]. 乔渭阳,唐狄毅,UlfM ichel. 西北工业大学学报. 2001(02)
[7]用于声源识别的声全息重建方法的研究[J]. 杨殿阁,郑四发,李愈康,连小珉,蒋孝煜. 声学学报. 2001(02)
[8]二维传声器阵列测量技术及其对飞机进场着陆过程噪声的实验研究[J]. 乔渭阳,Ulf Michel. 声学学报. 2001(02)
[9]机器噪声的谱相关[J]. 侯温良. 声学技术. 2001(01)
[10]编磬振动特性的声全息研究[J]. 程建政,张德俊. 声学学报. 2000(01)
本文编号：3494918
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
a无kW窗函数的点源重构声压值（d=0.1m）
图 2-3b 有kW 窗函数的点源的重构声压值（d=0.1m）Fig.2-3b Reconstructed pressure for a point source withkW window (d=0.1m)求出声压 p ( r)后，利用关系u = p j ρck，就可以求出振动体表面的法向振速-11u ( r , ) FFT ( k p ( r, ))ckω ωρ= . (2-24)式（2-24）说明法向振速的计算可简化为通过 Fourier 变换后的全息数据乘以一修正的传播因子来进行[144]。求出法向振速后，可以很容易地求出声强值{ }1( , ) Re (r, ) ( )2I ω p ω u r ,ω r = , (2-25)其中“*”表示复数共轭。整个 NAH 的变换过程可以用图 2-4 来表示。首先选择一个固定的全息面Hz =z，利用传声器阵列记录得到空间各点声压的时间序列p ( x , y , z , t )；然后，通过时域的
图 2-6 两个点源的理论声压值Fig.2-6 Theoretical pressure for two point sources图 2-7 两个点源的重构声压值Fig.2-7 Reconstructed pressure for two point sources从图 2-7 可以看出，实际上两个点声源，但重构结果中只发现一个声源，结果显然不正确。在全息面尺寸不变的条件下，增加全息面上的测点，将传声器间距由 0.1m 改为0.025m，以获得更细致的声场信息，测点增加至 41×41=1681 个，而其它条件不变，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于联合波叠加法的相干声场全息重建与预测理论[J]. 李卫兵,陈剑,于飞,陈心昭. 声学学报. 2006(04)
[2]基于时频域模型的噪声故障诊断[J]. 吕琛,王桂增. 振动与冲击. 2005(02)
[3]一种稳健的全波数声场重构技术[J]. 于飞,陈剑,李卫兵,陈心昭. 中国科学E辑:工程科学 材料科学. 2004(09)
[4]基于复数矢径的波叠加法解声辐射问题[J]. 向宇,黄玉盈. 固体力学学报. 2004(01)
[5]基于盲源分离技术的故障特征信号分离方法[J]. 吴军彪,陈进,伍星. 机械强度. 2002(04)
[6]基于麦克风阵列测量的机翼脱落涡噪声研究[J]. 乔渭阳,唐狄毅,UlfM ichel. 西北工业大学学报. 2001(02)
[7]用于声源识别的声全息重建方法的研究[J]. 杨殿阁,郑四发,李愈康,连小珉,蒋孝煜. 声学学报. 2001(02)
[8]二维传声器阵列测量技术及其对飞机进场着陆过程噪声的实验研究[J]. 乔渭阳,Ulf Michel. 声学学报. 2001(02)
[9]机器噪声的谱相关[J]. 侯温良. 声学技术. 2001(01)
[10]编磬振动特性的声全息研究[J]. 程建政,张德俊. 声学学报. 2000(01)
本文编号：3494918
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