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《重庆大学》 2003年
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基于时—频分析的虚拟式旋转机械特征分析仪系统的研究

郭瑜  
【摘要】: 旋转机械在机械装备中占有举足轻重的地位,它们大多为生产企业中的关键设备,因此,保证旋转机械的安全可靠运行对企业和国民经济有重要的意义。旋转机械特征分析是旋转机械故障诊断和状态监测的重要组成部分,其中的振动测试方法又是特征分析的主要手段,而特征信息提取技术的高低主要取决于相应测试仪器的分析功能。目前的测试仪器对平稳振动信号有比较成熟和完善的测试和分析手段,但在对以升、降速过程为代表的旋转机械非平稳振动信号的特征提取方面还缺乏完善而有效的分析功能,这也意味着现有测试仪器在旋转机械非平稳振动信号的分析上还不能很好地适应旋转机械的高速化、精密化和自动化的发展需要。因此迫切需要对现有技术的进行补充和完善,并增加新的分析功能。 本文在对旋转机械典型故障特征、传统特征分析方法和非平稳信号的时频分析技术进行了详细介绍的基础上,将时频分析技术引入旋转机械特征分析领域;同时,对旋转机械特征分析的主要手段——阶比分析技术进行了深入研究,利用信号的瞬时频率与旋转机械转速的对应关系提出了实现阶比分析的崭新途径,并在工程实践中证明了这一途径的正确性。 在课题研究中提出了基于瞬时频率估计的旋转机械阶比跟踪方法,该方法用时频分析技术中的峰值搜索方法直接从原始振动信号中获得旋转机械多分量振动信号中与转速相对应的瞬时频率估计,并通过曲线拟合的方法获得瞬时转速曲线,最后实现了阶比分析中的阶比跟踪采样,成功解决了原来阶比跟踪方法中存在的需要转速计、鉴相装置等专门辅助硬件设备和由此产生的复杂安装要求等问题,使阶比分析实现途径得以简化,并降低了阶比分析的使用成本。 通过对阶比跟踪滤波方法进行了深入研究,针对原有硬件方法中存在的需要转速计、跟踪滤波器等专门硬件辅助设备和计算阶比跟踪滤波中使用分块数字滤波会产生的边沿效应问题,提出了基瞬时频率估计和零相位数字滤波的阶比跟踪滤波方法。该方法是对现有方法的发展和补充。 研究并实现了基于时频滤波的阶比分量提取。该技术采用了时频分析中的Gabor变换,可有效地对旋转机械振动信号中的阶比分量信号进行重构提取,使对选定的阶比分量进行单独分析提供了可能。 基于以上研究成果,在实现了无需转速计的旋转机械阶比分析,包括:阶比谱分析、阶比谱阵、跟踪阶比谱和阶比分量提取等。这些分析功能的简化实现为旋转机械特征分析仪器的成功开发奠定了基础。 开发出虚拟式旋转机械特征分析仪。该特征分析仪具有时频分析功能和基于 WP=5 研究成果的阶比分析功能,可实现对旋转机械非平稳信号特征信息的有效提取和分析,弥补了传统仪器在非平稳信号分析方面的不足,显示了虚拟仪器这一全新仪器设计理念的强大优势。 研究中用开发的虚拟式旋转机械特征分析仪对不同的测试对象进行了实测分析,试验结果表明所研究和提出的方法的有效性,同时也展示了所开发的虚拟仪器具有强大的非平稳信号分析功能。 本项目系国家自然科学基金重点资助项目“面向机械测试的控件化虚拟仪器系统的研究”(批准号: 50135050)之子项目。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TH89

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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3 刘文彬;郭瑜;李之雄;;基于Wigner-Ville分布的角域故障特征提取方法的研究[J];昆明理工大学学报(理工版);2008年01期
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2 李斌;基于盲源分离的旋转机械非平稳振动信号研究[D];昆明理工大学;2011年
3 张祥春;面向旋转机械的虚拟式阶比分析仪的研究[D];重庆大学;2006年
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10 岳峥;基于阶比跟踪技术的叉车变速箱噪声源识别分析与应用[D];合肥工业大学;2010年
【参考文献】
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【共引文献】
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8 金华星;王冰;郭敏;林修栋;;滁州地区40年日照时数的变化特征分析[J];安徽农业科学;2011年26期
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10 许光溱,董龙歧;柴油机运转危险状态故障树分析[J];安徽农学院学报;1990年03期
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7 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
8 杨永春;杨素军;王永刚;;基于结构时域信号的一种振型测试方法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
9 李贵三;张伟;魏伟;汪冰;席平原;;200MW汽轮发电机组低频振动的试验分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
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1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 陈阳;水声阵列信号处理理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘友永;水声差分跳频通信关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 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
5 范木杰;时域多分辨分析在非对称共面波导研究中的应用[D];大连海事大学;2010年
6 王天顺;日本海海平面年际变化及其对ENSO的响应[D];中国海洋大学;2009年
7 王德才;基于能量分析的地震动输入选择及能量谱研究[D];合肥工业大学;2010年
8 彭富强;多尺度线调频基稀疏信号分解及其在齿轮箱故障诊断中的应用[D];湖南大学;2010年
9 岑健;基于人工免疫系统的机组复合故障诊断技术研究[D];华南理工大学;2010年
10 林慧斌;离散频谱校正理论的抗噪性能研究及其在工程中的应用[D];华南理工大学;2010年
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1 高昌鑫;Hilbert-Huang变换改进算法及其在齿轮箱故障诊断中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
2 蒋静;基于量子粒子群优化的Volterra核辨识及故障诊断方法研究[D];郑州大学;2010年
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4 韩冬振;远程诊断中心的设计与实现[D];郑州大学;2010年
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6 吴国曾;实时信号小波分析中边界处理方法及应用[D];郑州大学;2010年
7 李卫鹏;正交小波变换支持向量数据描述方法在故障诊断中的应用研究[D];郑州大学;2010年
8 刘卫兵;基于局域均值分解的机械故障诊断方法研究[D];郑州大学;2010年
9 赵国卿;基于全矢谱的旋转机械轴振与瓦振关系研究[D];郑州大学;2010年
10 张晓冬;基于全矢谱的智能诊断技术研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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10 汤宝平;新一代虚拟仪器—智能控件化虚拟仪器系统的研究[D];重庆大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 昌大伟;旋转机械故障诊断专家系统知识库与诊断推理的研究[D];浙江工业大学;2001年
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5 周传德;基于智能控件化虚拟仪器的显示系统[D];重庆大学;2003年
6 郭亚;振动信号处理中的小波基选择研究[D];合肥工业大学;2003年
7 夏娟;基于小波变换的齿轮振动信号分析方法研究[D];西北工业大学;2004年
8 高宁;陀螺漂移信号的小波去噪及其误差模型的研究[D];天津大学;2004年
9 王庆华;基于分形理论的液压系统故障诊断技术研究[D];大连海事大学;2004年
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【二级引证文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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9 吴旭辉;基于非平稳分析和神经网络的旋转机械故障诊断方法研究[D];华中科技大学;2009年
10 赵玉春;基于混沌分形与模糊聚类的滚动轴承故障诊断[D];燕山大学;2011年
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【相似文献】
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4 ;ANSYS10.0新功能[N];中国航空报;2005年
5 ;民族高端计算成果献力能源“自强”[N];人民邮电;2006年
6 张宏庆 计方胜;青春在挑战中闪光[N];中国航空报;2010年
7 陈谏评王丹宁 牛娜 梁雅玲;陕鼓奋力推进大型装备国产化[N];中国企业报;2007年
8 ;装备辅机制造业结构亟待调整[N];中国工业报;2003年
9 ;技术“求同”与“求异”双向发展[N];中国电子报;2009年
10 敏琦;浪潮天梭中标兰州风能研究中心[N];国际商报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10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
2 赵晓平;旋转机械阶比分析研究与软件实现[D];南京航空航天大学;2009年
3 鞠萍华;旋转机械早期故障特征提取的时频分析方法研究[D];重庆大学;2010年
4 陈非;基于过程信息融合的旋转机械信息(火用)故障诊断研究[D];华中科技大学;2010年
5 陈非;基于过程信息融合的旋转机械信息(火用)故障诊断研究[D];华中科技大学;2010年
6 胡劲松;面向旋转机械故障诊断的经验模态分解时频分析方法及实验研究[D];浙江大学;2003年
7 许琦;粗糙集理论在旋转机械故障诊断技术上应用的研究[D];南京工业大学;2003年
8 李吉;旋转机械结构噪声及其控制机理的研究[D];大连理工大学;2002年
9 冯长建;HMM动态模式识别理论、方法以及在旋转机械故障诊断中的应用[D];浙江大学;2002年
10 张君;小波分析技术在汽轮机故障诊断中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王丽雅;基于信息融合的旋转机械全信息时频分析方法研究[D];郑州大学;2005年
2 王维珍;Hilbert-Huang变换在旋转机械故障诊断中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2006年
3 张韧;旋转机械故障特征提取技术及其系统研究[D];浙江大学;2004年
4 廖坤鹏;基于周期平稳性的旋转机械振动信号分析方法[D];长沙理工大学;2007年
5 肖睿;基于热力参数的旋转机械故障诊断[D];重庆大学;2004年
6 李江伟;便携式大型旋转机械故障诊断系统[D];广东工业大学;2002年
7 王洪;旋转机械故障诊断新方法的应用研究与振动监测诊断系统的开发[D];华北电力大学(北京);2003年
8 栗青;集成神经网络在旋转机械故障诊断中的应用[D];沈阳工业大学;2002年
9 王俨剀;旋转机械机组群状态监测与故障诊断系统研究[D];西北工业大学;2003年
10 何树波;基于隐Markov模型的旋转机械故障诊断系统的研究[D];浙江大学;2003年
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