基于dsp的机械故障检测与诊断的研究

北京交通大学硕士学位论文基于DSP的机械故障检测与诊断的研究姓名：田苗苗申请学位级别：硕士专业：安全技术及工程指导教师：张乐乐20071201基于DSP的机械故障检测与诊断的研究作者：田苗苗学位授予单位：北京交通大学相似文献(10条)1.学位论文刘国宏基于BSP模型的数字信号处理的并行算法2000该文主要研究了并行计算在数字信号处理方面的应用.所有算法都是基于BSP模型设计,并在计算机集群上实现的.文章首先介绍了并行计算的一些基本问题和概念,如计算机集群、并行算法、并行计算模型等,并说明了用BSP模型设计并行算法的过程,并讨论了如何用代价公式分析算法的性能.然后对数字信号处理中的基本问题:离散Fourier变换和小波分析的并行算法做了详细论述.其中,在FFT并行设计中,先后采用两种不同的并行策略:蝶形法和系数矩阵块地角化法,并对算法代价进行了估算.通过在SGI工作站和计算机集群的实验,结果表明,前一种方法适合于共享存储多处理机(如SGI),后者适合于计算机集群(如BSPC-8).在小波分析算法并行设计时,首先对分解算法和重构算法进行分析,其次在集群上并行实现小波分解,然后由加速比分析并行机性能,最后通过小波变换对图像进行并行处理,比较了并行算法和串行算法的性能差异,证明了小波变换是适合于并行处理的.2.学位论文徐剑发电机局部放电宽频在线监测的数字信号处理算法研究2004本文以有关实测数据为素材，在其他学者的研究基础上，进一步对白噪声和窄带周期性干扰两类常见干扰抑制进行了深入的研究。主要内容如下：(1)周期性窄带干扰抑制算法研究窄带周期性干扰是局放在线监测中较常见的干扰之一，在针对此类干扰的众多的滤波算法中，经典FFT频域阈值法是较为快速、有效且常用的自适应处理手段之一，但其本身也有相当的局限性。本文在此算法的基础上，提出了一种改进算法：利用多项式拟和的方法，在原有阈值法置零区域的两侧进行周边频带处理，使算法能够适应更宽的频带，在较宽松的设定阈值下更有效地去除窄带干扰。本文利用此算法对仿真数据和实测数据都进行了计算，并取得了良好的效果。(2)白噪声干扰抑制算法研究本文在单一小波分析的基础上提出了利用小波集合进行局放信息检取的方法：分别用不同的小波作多分辨率分析，然后去冗余合成，从而加完整地检取出具有不同时频域特征的多种局放脉冲的信息。本文利用此算法对仿真数据和实测数据都进行了计算，与原有算法相比较效果显著。3.期刊论文张海燕把小波分析引入数字信号处理课程的探讨-世界华商经济年鉴·高校教育研究2008,(13)小波分析是继傅里叶分析之后又一强有力的信号分析工具,对本科生来言有学习和掌握它的必要.本文从工程应用的需要出发,介绍了小波分析的发展,自然地把小波分析引入到数字信号处理课程中.应用实例表明,小波分析提供了不同于经典傅里叶分析的另一种新方法,引导学生借助Matlab小波分析工具箱了解小波分析的广泛应用.4.学位论文张娜海洋大气激光探测中的数字信号处理2007非相干测风激光雷达是目前唯一可探测晴空风场精细结构的遥感手段，对于数值天气预报，大气动力学研究、航空安全预警和国防应用都有重要的意义和显著的应用前景。面向气象应用要求的激光雷达回波信号处理的研究，也将为我国星载激光雷达的发展奠定一定的基础。本论文针对大气探测激光雷达的数字信号处理，进行了研究。通过分析大气探测激光雷达回波信号，回波信号中的噪声主要包括背景噪声、电噪声以及大气扰动噪声等，并对部分噪声的抑制提出了降噪方案。通过距离校正，得到探测距离。使用MTI法去除物理杂波噪声。设计滤波器，选取合适的截止频率，消除由接收系统各环节电子器件引起的高频电噪声。针对风速测量对观测时间的需求，论文利用经验模式分解EMD算法在频率分解上的优势，对激光雷达回波信号进行处理，我们可以看到使用EMD方法能够很好的提高激光雷达回波信号的信噪比。同时，我们对回波信号进行镜像闭合延拓，然后分解，从而解决了EMD方法的端点问题。为了提高径向风速的反演精度，论文采用小波分析的方法。通过分析，选取双正交小波进行分析，由激光雷达回波信号来确定阈值，对回波信号以及风速数据进行降噪处理，得到了很好的效果。综合运用论文中介绍的信号处理方法，对激光雷达回波信号进行风场反演，反演结果证明，信号处理方法很好的提高风速反演精度，并且能够保留信号中的细微变化。5.学位论文王淑芳基于虚拟仪器和小波分析的接触网故障信号采集与分析2005接触网是电力机车安全运行的关键，保证对电力机车可靠的、不间断供应电能。但是接触网是电气化铁路中的薄弱环节，接触网一旦发生故障，对牵引供电系统、受电设备及整个铁路运输都会造成重大损失。研究接触网的故障信号采集与分析技术、智能故障诊断技术，对于精确定位故障点、判断故障类型、缩短事故停电时间、保证铁路安全运行具有非常重要的意义。当接触网发生故障时，短路点及附近电力设备中流过的短路电流可能达到额定电流的几倍乃至几十倍，将对电气设备造成严重损坏。本文基于虚拟仪器技术、小波变换理论，以电气化铁路接触网的故障信号为例进行实时采样，并进行了有效的特征提取，实现了故障智能诊断需要的初步数据采集和分析任务。首先利用虚拟仪器技术对接触网故障信号进行数据采集，借助NI-5112数据采集卡和信号调理等硬件电路，在虚拟仪器软件开发平台-LabVIEW6.1上开发了数据采集与分析仪的整个应用软件，实现了对接触网故障信号的高速实时采样。在小波分析的理论基础上，提出基于3阶B样条小波的离散小波变换的一种特征提取方法，对电气化铁路接触网的故障信号进行多分辨率分析，用小波变换模极大值在多尺度上的变化来表征信号奇异点的性质，从而提取出故障的特征向量，因而压缩了神经网络的输入参数。系统实现了接触网故障信号的采集与故障分析，对保证电气化铁路安全畅通运行有重要的现实意义。6.学位论文徐波基于DSP的煤厚探测信号小波分析的研究2005本文主要进行了以下两个方面的研究工作，一是在小波多分辨率分析快速算法的基础上，导出了适合计算机高级语言C/C++编程的小波快速算法的矩阵表达式；二是为了满足煤厚探测的实时性要求，将小波快速算法在高速数字信号处理器TMS320C5402芯片上运行，并在CCS开发环境下的软件仿真器中对实测煤厚信号进行分析处理。具体内容概括如下：首先，通过对顶煤厚度探测的基本原理和煤厚探测信号特征的分析，应用声波垂直反射法在理论上可以有效的判断出煤层的厚度。通过比较实测煤厚信号傅立叶变换相频图和小波时频分析图，并根据弹性波在煤岩介质中传播的特点，得知只有在时频分析中才可以准确有效地判断出混叠在接收声波信号中的反射波初至点，从而提出了小波多分辨分析在煤厚信号分析的可行性。在小波多分辨分析的基础上，详细分析了小波快速算法——Mallat算法。为了在计算机上实现Mallat算法，推导出了适合于计算机高级语言编程的具有卷积运算和信号周期扩展特征的小波快速算法矩阵表达式，并将该算法用高级语言C/C++进行编程，在编程过程中采用了模块化的编程方法，程序主要分为三个模块：读取数据模块，小波快速分解模块和小波快速重构模块。其次，为了将小波快速算法在煤厚探测仪的硬件中运行，满足煤厚探测信号处理的实时性要求，选用了高速数字信号处理器TMS320C5402芯片作为整个小波快速算法运算的核心部件。详细介绍了适合小波快速算法的TMS320C5402芯片独特的硬件结构特点、特有的汇编指令系统和集成软件开发环境(CCS2)，并采用模块化的编程方法实现小波快速算法。在具有软件仿真器的集成开发环境CCS2中运行小波快速算法，将运算结果与C/C++运算结果相比较知，二者完全相同。以上研究表明，在TMS320C5402芯片上运行小波多分辨分析，对煤厚探测信号进行分析处理，不但可以满足实时探测的要求，而且探测的效率快、精度高，能够达到比较理想的效果。因此，将小波快速算法运用到DSP芯片中探测煤厚具有广阔的应用前景。7.期刊论文张海燕把小波分析引入数字信号处理课程的探讨-世界华商经济年鉴·高校教育研究2008,(14)小波分析是继傅里叶分析之后又一强有力的信号分析工具,对本科生来言有学习和掌握它的必要.本文从工程应用的需要出发,介绍了小波分析的发展,自然地把小嵌分析引入到数字信号处理课程中.应用实例表明,小波分析提供了不同于经典傅里叶分析的另一种新方法,引导学生借助Matlab小波分析工具箱了解小波分析的广泛应用.8.学位论文陈世国数字核仪器系统中高斯成形滤波的设计与实现2005核信息的获取和处理在许多基础科学研究和应用科学研究中有着重要应用。由标准化模块插件组成的传统模拟核仪器系统，模块插件的功能由生产厂家定义并固化在硬件上，用户难以根据变化的测量需求进行相应的调整或优化，促使研究人员探索和开发新型的核仪器系统平台。数字处理技术的发展为新型核仪器系统平台的开发提供了契机。在数字核仪器系统中，探测器-前放输出的信号经过必要的带宽限制和增益调节之后，立即被高速ADC数字化，信号处理完全在数字域里进行。同一数字核仪器系统平台，通过设计不同的数字处理算法，就可以完成不同的测量任务；用户可以根据一些特殊的测量要求对算法进行优化，以得到最佳测量结果。在数字域里，只要认清了表征信息的信号特征，总可以找到一定的方法从信号特征中提取我们所需的信息。辐射信号在辐射事件发生时刻具有突变性，突变点的特征携带了辐射事件的重要信息。小波分析是一种新颖的信号处理工具，具有表征信号突变特征的能力。本文利用小波分析技术对辐射信号进行了系统的分析和处理，实现了辐射信号的直接高斯成形。由小波分析导出的辐射信号高斯成形滤波器，有一个突出的优点：能够同时准确提取辐射信号所携带的能量信息和时间信息——高斯成形的最大幅度表征了辐射粒子的能量信息，高斯成形的最大幅度的位置表征了辐射事件发生的时间信息。基于小波分析导出的高斯成形滤波器，具有带通特性，通过选择合适的尺度参数，可以使高斯成形滤波器输出的噪声均方值最小，获得最佳信噪比。利用噪声转角时间常数和指数衰减时间常数的评估算法，可以为高斯成形滤波器的参数设计提供帮助。通过小波消噪技术对采样的含噪指数信号进行去噪处理，有效地提高了指数衰减时间常数的评估精度。基于高斯成形滤波器导出了能谱测量的数字算法。在脉冲探测算法中，除传统的阈值(Threshold)判别外，最小脉冲宽度(MinWidth)和最大有效脉冲宽度(MaxWidth)判别标准的存在，降低了有效脉冲误判和漏判的概率。利用高斯成形滤波器的线性相位特征，直接在快滤波器探测到的脉冲到达时间点tpeak上捕获慢滤波器的输出，就可以得到脉冲幅度的测量值，简化了幅度捕获过程。基于高斯成形滤波器的脉冲堆积校正算法，既可改善能谱的能量分辨率，又不至于降低系统的脉冲通过率。系统的输出脉冲计数率接近于实际的输入脉冲计数率，近似情况下，测得的能谱不需死时间校正。描述了高斯成形滤波器的递归近似实现算法。线性相位递归近似算法可以同时提取幅度和时间信息，能够充分发挥高斯成形滤波器的优异性能;但因其用到了反因果滤波器，需要较多的存储资源。如果只进行能谱测量，为了降低对硬件资源的要求，本文也提供了只有前向结构的非线性相位递归近似算法。基于数字核仪器系统基本结构和高斯成形滤波器的能谱测量算法，构建了数字能谱测量系统平台。通过在PC机上对仿真信号和实验采样信号进行能谱测量，验证了数字能谱测量系统平台是有效的。与优化的模拟能谱测量系统测量结果对比，数字能谱测量系统的能量分辨率有明显的改善。9.学位论文翟晓威对空毫米波辐射计信号处理2008本课题为“对空毫米波辐射计信号处理”，研究了对低空直升机进行探测识别的问题。通过对辐射计体制的分析建立了输出信号模型，在数字信号处理理论和小波分析理论的基础上，对数据预处理和特征提取方案进行了仿真和研究。本文主要内容如下：(1)介绍了交流全功率辐射计的工作原理，概述了对空金属目标探测的94GHz辐射计技术指标，并建立了辐射计输出端信号模型。(2)介绍了FFT降噪和小波降噪方法的各自特点，并通过各种方法