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《国防科学技术大学》 2004年
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微弱特征信号检测的随机共振方法与应用研究

杨定新  
【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
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TH17

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10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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8 邵菊花;微弱信号检测的随机共振方法与应用研究[D];电子科技大学;2008年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 陈果;;含不平衡-碰摩-基础松动耦合故障的转子-滚动轴承系统非线性动力响应分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 任艳飞;陈力奋;;磁流变阻尼器结构参数对汽车悬挂系统减振效果的影响与分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 何付军;张炜;王明章;;故障树分析法在屏蔽泵故障诊断中的应用[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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8 侯者非;强噪声背景下滚动轴承故障诊断的关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
9 郑华文;核电站松动件定位方法的研究[D];浙江大学;2010年
10 曾庆虎;机械传动系统关键零部件故障预测技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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 丁雷;白鼠脑电信号远控采集处理系统的设计与研究[D];山东科技大学;2010年
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9 冯志伟;基于负阻抗变换有源接收天线的稳定性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 于凤楠;双谱分析方法在水下目标特征提取中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘贵喜,扬万海,谢仕聘;光纤电流传感器微弱信号检测技术[J];半导体光电;1998年02期
2 周宏,赖建军,赵悦,柯才军,张坤,易新建;SF_6/O_2/CHF_3混合气体对硅材料的反应离子刻蚀研究[J];半导体技术;2005年06期
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9 杨尔辅,张振鹏,崔定军;液发推力室和涡轮泵故障监测与诊断技术研究[J];北京航空航天大学学报;1999年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 孙水发;郑胜;万均力;;非周期随机共振信号处理物理机制的研究[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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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张正明;辐射源无源定位研究[D];西安电子科技大学;2000年
2 张家树;混沌信号的非线性自适应预测技术及其应用研究[D];电子科技大学;2001年
3 盖强;局域波时频分析方法的理论研究与应用[D];大连理工大学;2001年
4 张海勇;基于局域波法的非平稳随机信号分析中若干问题的研究[D];大连理工大学;2001年
5 谭善文;多分辨希尔伯特—黄(Hilbert-Huang)变换方法的研究[D];重庆大学;2001年
6 段法兵;参数调节随机共振在数字信号传输中的应用[D];浙江大学;2002年
7 胡茑庆;转子碰摩非线性行为与故障辨识的研究[D];国防科学技术大学;2001年
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9 刘洪刚;液体火箭发动机智能故障诊断理论与策略研究[D];国防科学技术大学;2002年
10 钟佑明;希尔伯特—黄变换局瞬信号分析理论的研究[D];重庆大学;2002年
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1 李辉;滚动轴承和齿轮振动信号分析与故障诊断方法[D];西北工业大学;2001年
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3 邹超;激光通信系统研究[D];长春理工大学;2002年
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5 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
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7 施宇;飞行器远程实时健康监控技术验证实验室方案研究[D];西北工业大学;2004年
8 李文钊;飞行器健康监控技术实验室方案及验证模型[D];西北工业大学;2004年
9 万良虹;基于小波分析的滚动轴承故障诊断方法研究[D];华北电力大学(北京);2004年
10 连海宁;傅立叶、小波及希尔波特—黄变换在地震工程领域的应用研究[D];中国地震局工程力学研究所;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张天骐;高永升;杜晓华;侯瑞玲;;多用户直扩超宽带信号的码片宽度估计[J];电波科学学报;2011年03期
2 洪涛;黄志奇;钟福利;;涡轮泵实时故障检测的频段幅值最大值比方法[J];电子测量与仪器学报;2012年01期
3 吴莉莉;林爱英;刘存祥;;《传感器原理与应用》课程教学方法探索[J];高教论坛;2008年04期
4 陈晓平;王禄;于雯;;基于EEMD的农机轴承故障诊断[J];中国农机化;2012年03期
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9 李继猛;陈雪峰;何正嘉;;采用粒子群算法的冲击信号自适应单稳态随机共振检测方法[J];机械工程学报;2011年21期
10 周成刚;刘童岭;朱利伟;顾环云;;船载测控雷达传动减速箱的动力学建模与仿真研究[J];科学技术与工程;2012年11期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 胥永刚;马海龙;冯明时;高立新;;三种非线性方法在早期故障诊断中的应用[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年
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2 杨博;空基辐射源非合作探测系统关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 张世杰;煤岩破坏电磁辐射特征及信号分析处理技术研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
4 夏鲁瑞;液体火箭发动机涡轮泵健康监控关键技术及系统研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 胡雷;面向飞行器健康管理的新异类检测方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 马驰;提升机危险载荷分析与预警系统研究[D];中国矿业大学;2012年
7 洪涛;液体火箭发动机涡轮泵实时故障检测算法研究[D];电子科技大学;2012年
8 任晶晶;超宽带信号穿墙传播特性建模与检测技术研究[D];中国科学技术大学;2012年
9 兰朝凤;水介质中声波非线性相互作用的研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
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4 文川;基于随机共振的LFM信号检测与参数估计[D];西南交通大学;2011年
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7 张龙;星载电源多余物检测系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 杨瑞建;基于PDA的水泥生产设备离线检测和故障诊断系统[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 梁晓腾;高密度地震资料弱信号检测与去噪方法研究[D];中国石油大学;2011年
10 马秀成;多频点微弱信号采集与处理系统的研究与设计[D];华中科技大学;2011年
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1 黄安华;液压制动系统的故障诊断[N];中国汽车报;2002年
2 李萍;济钢EAM离线网络点检和故障诊断管理系统开发应用[N];世界金属导报;2007年
3 胡荣山 马巍;上海海大一课题列入国家“863”计划[N];中国船舶报;2007年
4 孙建阳 刘波;小型渔船柴油机故障诊断与排除[N];中国渔业报;2008年
5 见习记者 仝亚娜;孙彦广:冶金故障诊断设备前景广阔[N];机电商报;2005年
6 小田;网卡故障诊断[N];中国电脑教育报;2000年
7 陈全东;干式复合“粘边”故障诊断[N];中国包装报;2003年
8 龚献荣;大型天然气装置实现网络化监测[N];中国化工报;2005年
9 周传勇 杜慧;济钢网络化设备点检与故障诊断管理系统上线运行[N];世界金属导报;2008年
10 汤怀京;WLAN也有“线”[N];中国计算机报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨定新;微弱特征信号检测的随机共振方法与应用研究[D];国防科学技术大学;2004年
2 宋其江;基于有向图模型的故障诊断方法研究及其在航天中的应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 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
4 冯志鹏;计算智能在机械设备故障诊断中的应用研究[D];大连理工大学;2003年
5 杨祥龙;随机共振理论在弱信号检测中的应用研究[D];浙江大学;2003年
6 何小斌;基于统计学方法的自适应过程监控与故障诊断[D];上海交通大学;2009年
7 宋凯;基于PLS的统计质量监控研究与应用[D];浙江大学;2005年
8 李敏;复杂机械基于数据的建模与故障诊断[D];太原理工大学;2010年
9 鲁峰;航空发动机故障诊断的融合技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 蒋斌;机电系统故障诊断的理论与应用研究[D];浙江大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 常海;低速重载设备的随机共振故障诊断方法研究[D];北京工业大学;2009年
2 张云;基于ARM处理器的随机共振实验装置研究[D];华中科技大学;2007年
3 周明;基于模式识别原理的模拟电路故障诊断神经网络方法[D];湖南大学;2001年
4 李丹;多涡卷混沌吸引子的同步研究[D];东北师范大学;2009年
5 王明秀;大型汽轮发电机故障诊断专家系统诊断处理子系统的研究[D];华北电力大学;2001年
6 刘峰;基于神经网络的水轮发电机组振动故障诊断专家系统的研究[D];西安理工大学;2003年
7 许东;地空导弹混合智能故障诊断专家系统的设计与实现[D];西北工业大学;2002年
8 石金彦;基于规则的数据挖掘方法在故障诊断中的应用[D];郑州大学;2003年
9 周春健;基于小波变换的旋转机械故障诊断[D];南京航空航天大学;2004年
10 陈洁;基于Web的远程监测与故障诊断系统研究[D];武汉科技大学;2004年
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