微弱特征信号检测的随机共振方法与应用研究
【摘要】:微弱特征信号检测是实现机电系统状态监测与故障早期检测的关键技术之一,对于保证大型机电设备及武器装备可靠运行,避免重大事故的发生具有重要作用。但是,机电设备特征信号往往非常微弱,加之机电系统工作环境比较恶劣,噪声干扰大,造成信号信噪比较低,同时对信号检测的实时性要求较高,使得机电系统的微弱特征信号检测成为难点。如何实现强噪声背景下微弱特征信号的快速检测一直是研究者们不懈努力的方向。
随机共振是一种利用噪声使得微弱信号得到增强传输的非线性现象,与线性方法相比能够检测更低信噪比的信号。随机共振模型算法快速、高效,并可通过硬件实现,具有实时检测能力。因此,随机共振在微弱特征信号检测中的应用具有重要意义。
本文来源于国家自然科学基金项目——“基于随机共振的机械故障早期检测”,以机电系统典型微弱特征信号检测为目标,研究基于随机共振原理微弱特征信号检测的方法及其应用。论文首先阐述了随机共振的理论基础,分析了随机共振数值模型的稳定性条件。然后针对微弱周期信号、微弱非周期冲击信号以及微弱数字脉冲信号等三类特征信号的检测,通过数值仿真,系统研究了各参数对检测性能的影响规律,给出了基于双稳系统随机共振模型的检测算法,构建了随机共振实验模拟系统,并将检测算法与实验系统应用于机电系统微弱特征信号的检测与处理之中。论文主要内容包括:
1.在分析机电系统微弱特征信号检测的主要特点,对现有微弱特征信号检测方法进行综述的基础上,深入探讨了基于随机共振的微弱特征信号检测方法的特点、发展历程及研究现状,明确了采用随机共振方法检测机电系统典型微弱特征信号要解决的主要问题。
2.阐述了双稳系统随机共振的绝热近似理论和线性响应理论,对多项式势阱族的参数进行了优化选择,分析并证明了双稳系统随机共振离散模型的稳定性条件,给出了模型数值求解的算法,并对双稳系统的随机共振行为进行了验证。
3.针对强噪声背景中微弱周期信号的检测,分析了信号的检测策略,深入研究了基于随机共振的微弱周期信号检测模型,并与最佳线性滤波方法进行了比较,表明前者具有更好的信号检测性能。针对传统随机共振只适用于检测极低频信号的约束,提出归一化尺度变换,从理论上消除了对待检信号频率的限制。分析了各参数对检测性
|
|
|
|
1 |
杨健;冯楠;刘剑超;李静;;基于电路仿真的BP神经网络故障诊断技术研究[J];舰船电子工程;2010年02期 |
2 |
张家凡;黄之初;;基于随机共振理论的低速重载齿轮故障诊断研究[J];洛阳工业高等专科学校学报;2007年04期 |
3 |
齐丽彬;刘晓义;;基于支持向量机的模拟电路故障诊断研究[J];自动化仪表;2008年09期 |
4 |
张家凡;黄之初;;基于随机共振理论的低速重载设备故障诊断[J];煤炭学报;2007年10期 |
5 |
蔡锦恩,赵文礼,魏翠琴;强噪声背景下的微弱信号的识别技术研究[J];机械;2005年06期 |
6 |
常海;高立新;胥永刚;崔玲丽;;随机共振及其应用于弱信号检测的研究[J];现代制造工程;2008年10期 |
7 |
杨定新,胡茑庆,杨银刚,温熙森;随机共振技术在齿轮箱故障检测中的应用[J];振动工程学报;2004年02期 |
8 |
马中存;张永祥;;随机共振方法在微弱周期信号检测中的应用[J];船海工程;2010年05期 |
9 |
黄咏梅;林敏;;基于外差式随机共振的涡街频率检测方法[J];机械工程学报;2008年04期 |
10 |
段向阳;王永生;苏永生;;基于奇异值分解的信号特征提取方法研究[J];振动与冲击;2009年11期 |
11 |
李华锋,鲍荣浩,徐博候;应用随机共振进行海洋噪声背景下的信号检测[J];浙江大学学报(工学版);2004年05期 |
12 |
胡茑庆,温熙森,陈敏;随机共振原理在强噪声背景信号检测中的应用[J];国防科技大学学报;2001年04期 |
13 |
胡文松,宋爱国,黄惟一;基于随机共振的力觉临场感主从遥控系统[J];机器人;1999年03期 |
14 |
张季谦,辛厚文;噪声在非线性化学体系中作用的研究现状[J];化学进展;2001年04期 |
15 |
刘军,李光,刘世龙,陈裕泉;感觉系统检测弱信号的随机共振现象[J];航天医学与医学工程;2004年05期 |
16 |
张良英,曹力,吴大进;单模激光线性模型瞬态的随机共振[J];华中科技大学学报(自然科学版);2004年12期 |
17 |
王鸿懿;;基于参数变化随机共振的碰摩故障早期检测[J];电站系统工程;2009年04期 |
18 |
宋爱国,段江海;混沌、随机共振在信号检测中的应用研究[J];仪器仪表学报;2002年S3期 |
19 |
杨祥龙,江波,吴为麟,童勤业;小信号检测中的自适应随机共振技术[J];自动化仪表;2004年01期 |
20 |
刘锋力;鲍荣浩;李建龙;;指数可调双稳态系统的参数调节随机共振[J];浙江大学学报(工学版);2005年11期 |
|