微弱衝擊信號的識別和提取技術研究

《微弱衝擊信號的識別和提取技術研究》是依託浙江大學，由楊將新擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微弱衝擊信號的識別和提取技術研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：楊將新
• 項目類別：面上項目

項目摘要

旨在將最新的信號處理技術套用到強噪聲（0dB信噪比）環境中微弱衝擊信號的識別、提取中。研究衝擊信號的特性和傳播機理，探索衝擊信號與各類噪聲的非線性混疊規律。研究融合自適應AR模型和諧波反置譜方法的強噪聲環境中微弱衝擊信號識別技術，實現-10dB信噪比環境中衝擊信號的識別。在此基礎上，建立支持向量機的衝擊信號模型，實現干擾信號和衝擊信號的鑑別，提高信號識別的可靠性。採用EMD和盲反卷積技術實現非線性混疊信號的提取，達到信噪比0dB環境中準確還原衝擊信號。並研究基於GPU的高速並行處理快速識別與提取算法，提高數據處理的實時性。以核電站反應堆的實際運行噪聲為基礎，開展算法的仿真驗證與分析。開發基於LabVIEW和Matlab的信號識別與提取的可復用模組，並將其用於核電站鬆動件檢測系統的原型系統。

結題摘要

高端機械裝備常存在零部件的鬆動、跌落等故障，這些零部件會與其他部件碰撞產生瞬態衝擊信號，準確獲得此衝擊信號對設備線上監測和故障診斷十分重要。而在大型機械裝備複雜多變的強噪聲之中識別和提取衝擊信號十分棘手，已成為故障檢測和診斷領域的研究熱點。 在研究衝擊信號傳播機理基礎上，探索衝擊信號與各類噪聲的非線性混疊規律，研究微弱衝擊信號的提取技術，實現信噪比-10dB的強噪聲環境中衝擊信號的快速識別與提取；以核反應堆實際運行噪聲為背景，開展仿真驗證分析，提出鬆動件的質量估計和定位方法；並將微弱信號的提取方法推廣套用於大型軸類零件電跳動檢測中，開發大型旋轉機械軸類零件的電跳動在位測量系統。 通過項目的研究取得了以下主要研究成果：提出了基於AR模型和Teager能量運算元的衝擊信號提取方法、基於自適應隨機共振的衝擊信號提取方法、基於特徵向量算法的衝擊信號提取方法，可實現-30dB信噪比強噪聲環境中的衝擊信號提取；提出基於類近似熵的衝擊信號鑑別方法、基於線性預測參數和支持向量機的衝擊信號鑑別方法，可有效鑑別鬆動部件衝擊信號、元器件電脈衝、雷電干擾等不同類型的衝擊信號，為高端裝備的故障診斷提供理論基礎。同時將這些衝擊信號的提取與識別理論套用於核電站鬆動件的質量估計和定位研究中，提出一種基於希爾伯特邊際譜的鬆動件質量估計方法，具有較高的工程套用精度；提出一種基於二維尋優的鬆動部件定位方法，與傳統方法相比，在保證定位效率的前提下，獲得了良好的定位精度，並且針對不同質量、不同撞擊位置，均具有比較好的定位精度和穩定性；同時開發了微弱信號識別和提取算法的可復用模組，為開發自主智慧財產權的核電站鬆動件檢測系統提供技術支持。同時本項目將微弱信號提取方法套用於高端裝備迴轉主軸電跳動的測量與分析中，提出了電跳動檢測機理與材料電磁性質參數估計方法，構建一套針對大型旋轉機械軸類零件的電跳動在位測量系統，並實現基於電跳動的材料電磁性質分布差異反求，填補了國內電跳動檢測的空白，為轉子的設計、製造與檢測提供技術支撐，相關技術獲得了中國機械工業科學技術獎二等獎。