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《浙江大学》 2006年
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发动机变速阶段振动信号阶比跟踪研究

孔庆鹏  
【摘要】: 由于车辆工业的发展和对乘用车舒适性的要求,提出了从内部结构方面进行设计优化来减小发动机振动和噪声的要求。发动机特征分析是对发动机进行优化设计、故障诊断和状态监测的重要组成部分,而振动测试方法又是特征分析的主要手段。如何通过对外部测量振动信号进行特征信息提取,从而建立起特征信息和机器内部结构的关系,是非常有意义的。 本课题是研究从复杂的发动机振动信号中提取和转速相关的信号,分离干扰噪声的阶比跟踪方法。工程师们可以利用所提取的阶比信号得到发动机的特征信息,更好地理解发动机内部结构,从减小发动机的运转振动和噪声方面对发动机的优化设计进行指导。 在阶比跟踪分析中,准确地获得基准转轴的转速是非常关键的。针对在实际应用中转速计脉冲信号测量不准的情况,直接计算脉冲到达时间得到的转速曲线误差较大。本论文提出了分段加权三次多项式曲线拟合方法,通过对转速曲线进行分段拟合,通过数据重叠和加权平均来保证各分段点处的连续及平滑,得到准确的转速曲线。 当前应用最为广泛的等角度重采样阶比跟踪方法一般是通过过采样插值实现等角度重采样的,最大信噪比只能达到65dB。本论文根据采样信号复原原理,提出了用插值滤波器来实现自适应数字重采样的方法。用一个预先设定好的具有很高过采样率的内插sin c(t)函数构成的滤波器实现了等角度自适应重采样,提高了自适应重采样的精度和阶比谱的信噪比。 采用等角度重采样加FFT进行阶比跟踪,只能得到三维瀑布图或二维阶比谱图和阶比跟踪谱,并不能得到阶比的时域提取。本论文研究了Gabor变换及满足信号时域重构的对偶函数双正交条件,实现了在时频域进行可变中心频率带通滤波来分离阶比和噪声,并采用相似对偶函数最小二乘法一次迭代实现了阶比成分的时域重构信号。成功地实现了阶比在时域的波形提取。 发动机结构复杂,是由许多轴的旋转和往复运动组成。不同转轴对应的阶比在频率上会有交叉,使阶比跟踪变得困难。等角度重采样加FFT方法只能以一个参考轴作为重采样的参照,提取的阶比波形就会受到相交叉阶比的干扰,产生失真。本文在Vold-Kalman自适应滤波器的基础上进行了改进,设计一个通带中心频率随着转速变化而变化的带通滤波器。用最小二乘法结合Kalman自适应滤波器同时提取多轴阶比,解决了多轴交叉阶比提取的耦合问题。 设计了几种不同幅值变化的仿真信号,对上述三种阶比跟踪方法进行了比较。设计了阶比跟踪实测实验方案,利用Visual C++和Matlab混合编程编制了实验测试软件,搭建了发动机测试平台和信号采集系统。通过气动发动机台架自测数据与美国提供实验数据相结合,分别采用不同的阶比跟踪算法对不同来源的发动机实测数据进行了阶比跟踪实验研究。 最后,对本文的研究工作做了简单的总结,提出了研究的不足之处和进一步研究的建议。 发动机变速阶段振动信号阶比跟踪研究
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U464

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 梅检民;肖云魁;贾继德;赵慧敏;陈祥龙;乔龙;;基于改进阶比的变速器微弱故障特征提取[J];振动工程学报;2012年03期
2 张玲玲;梅检民;贾继德;乔龙;周建新;;柴油机加速振动信号的阶比双谱特征提取[J];振动与冲击;2013年01期
3 尹刚;张英堂;李志宁;程利军;于继全;;基于MSPCA的缸盖振动信号特征增强方法研究[J];振动与冲击;2013年06期
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3 赵志宏;基于振动信号的机械故障特征提取与诊断研究[D];北京交通大学;2012年
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1 曾荣;LabVIEW的旋转机械振动测试分析系统研究[D];武汉理工大学;2011年
2 彭泽远;基于LabVIEW变速器振动信号分析系统的开发[D];华南理工大学;2011年
3 李宝庆;广义解调时频分析方法及其在齿轮故障诊断中的应用研究[D];湖南大学;2010年
4 门吉芳;基于粒子滤波降噪技术的齿轮箱故障诊断研究[D];中北大学;2010年
【参考文献】
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1 李忆岚;时频分析理论及应用研究[D];西北工业大学;2003年
【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 陈晓清;马君国;赵宏钟;付强;;基于二维小波变换的激光成像雷达目标识别算法[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 李宏坤;丁健;练晓婷;;基于频率分辨率评价模型的柴油机状态识别[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
6 陈向民;于德介;罗洁思;;基于线调频小波路径追踪阶比循环平稳解调的齿轮故障诊断[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
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8 蒋瑜;陈循;陶俊勇;;非高斯随机振动试验控制技术研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
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10 李震宇;王秀波;;舰船噪声测量现场实时监测系统[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
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3 蔡智富;脉压雷达信号的识别与参数估计算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 张之猛;水声信号处理中的盲解卷积技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
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1 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
2 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
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4 陈磊;激光测风雷达回波信号处理技术的研究[D];长春理工大学;2010年
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【同被引文献】
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5 王国锋,王子良,秦旭达,王太勇;基于小波包和径向基神经网络轴承故障诊断[J];北京科技大学学报;2004年02期
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10 张淑清;陈白;张立国;;小波分析算法研究及在齿轮与滚动轴承故障诊断中应用[J];传感技术学报;2007年05期
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1 黄伟国;基于振动信号特征提取与表达的旋转机械状态监测与故障诊断研究[D];中国科学技术大学;2010年
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1 赵永立;基于LabVIEW的车辆振动测试分析系统研究[D];河北工业大学;2003年
2 陈新国;基于小波分析的齿轮故障诊断的研究[D];武汉科技大学;2004年
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【二级引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郭瑜;基于时—频分析的虚拟式旋转机械特征分析仪系统的研究[D];重庆大学;2003年
【相似文献】
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3 郭瑜,秦树人,梁玉前;时频分析阶比跟踪技术[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年05期
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7 胡红英;局域波分解方法、特征剖析及应用研究[D];大连理工大学;2006年
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3 钱冰;基于DSP的嵌入式动平衡测试系统的研究[D];大连理工大学;2005年
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7 陈平;信号瞬时频率的估计方法及其应用[D];山东大学;2007年
8 邱剑锋;Chirplet变换应用与推广[D];安徽大学;2006年
9 黄国龙;基于阶比跟踪和AR模型的旋转机械故障诊断与状态预测技术研究[D];天津大学;2008年
10 胡旭娟;时变信号检测与瞬时频率估计方法研究[D];西北工业大学;2007年
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