旋轉機械瞬態聲場重建與特徵提取方法研究

《旋轉機械瞬態聲場重建與特徵提取方法研究》是依託上海交通大學，由陳進擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：旋轉機械瞬態聲場重建與特徵提取方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳進
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

利用聲學原理和技術來分析旋轉機械設備運行中形成的噪聲源（或振動源），對於保障設備的安全可靠運行、實施噪聲與振動控制、提高舒適性品質等均起著非常重要的作用。本項目擬以汽車、機車發動機、電機等旋轉機械設備為主要研究對象，深入研究變轉速工況下設備的瞬態聲場重建與特徵提取方法。首先，針對常規聲場重建技術不適用於瞬態聲場的難題，本項目將時頻分析方法與聲場重建算法（如NAH、波束形成、波疊加等）相結合，形成一套有效的瞬態聲場重建算法理論體系；其次，針對旋轉機械輻射聲場與轉速密切相關的特點，將瞬態聲場重建與轉速跟蹤、階次分析相結合，高效重建設備不同階次下隨轉速變化的瞬態空間聲場；最後，根據聲場重建結果，利用特徵提取技術識別旋轉機械運行狀態下的噪聲源，並找到產生異常噪聲的原因。本項目形成的旋轉機械瞬態聲場重建與聲學特徵提取方法，將為進一步開展旋轉機械故障診斷、噪聲控制提供有力支持與補充。

結題摘要

本項目旨在利用聲學原理與技術來研究旋轉機械非穩態聲場特性，對於保障設備的安全可靠運行、實施噪聲與振動控制、提高舒適性品質等均起著非常重要的作用。課題從近場聲全息和遠場波束形成兩個方面對非穩態聲源的識別做了嘗試，研究了插值時域等效源法的一些影響因素，並給出了參考數據，考慮到近場聲全息在套用層面還存在諸多問題，本項目著重對波束形成非穩態聲源識別做了深入研究，經過詳細的綜述總結，從旋轉機械的階次特性入手提出了兩個理論方法：第一、利用階次追蹤和重採樣技術，將旋轉機械的時域非穩態信號變換成角域平穩信號，再利用窄帶波束形成理論進行聲源定位。第二、提取非平穩聲場中的某個目標階次，濾掉其他階次以及噪音成分的干擾，再用寬頻波束形成理論進行聲源定位，該方法通過仿真與電機試驗驗證了其可行性，並進行了參數討論。最後，在聲學理論基礎上，進一步研究了信號的特徵提取技術與故障診斷技術，包含早期故障特徵提取的信號稀疏表征理論及隱馬爾可夫模型故障診斷技術。