Разработка и исследование методов и алгоритмов создания аппаратно-программных средств диагностики состояния объекта по его вибрационному сигналу

• Автор: Нариманов, Марат Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 217 с. : ил.

Оглавление

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ.

1.1 Классификация систем акустической диагностики

1.2 Методы акустической диагностики

1.3 Метод вибрационной диагностики технологии обработки сигналов и оценки технического состояния.

1.4 Проблематика, перспективные направления развития систем вибрационной

диагностики
Выводы.
ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ, МЕТОДЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ВИБРАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ.
2.1 Постановка задачи
2.2 Принципы классификации состояний объекта но вибрационным сигналам
2.3 Архитектура системы вибрационной диагностики.
2.4 Запись и предобработка сигналов
2.5 Генерация признаков из значений спектра мощности вибрационного сигнала
2.6 Использование оконных функций при анализе вибрационных сигналов
2.7 Методы частотновременного анализа.
2.8 Синтез адаптивного вэйвлетного базиса
Выводы.
ГЛАВА 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИБРАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ МЕТОДАМИ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ
3.1 Предобработка векторов признаков.
3.2 Выбор информативных признаков
3.3 Оценка информативности признаков.
3.4 Алгоритмы классификации
3.4.1 Классический первый алгоритм разделения пространства гиперплоскостями .
3.4.2 Модифицированный второй алгоритм разделения пространства гиперплоскостями.
3.4.3 Первый алгоритм разделения пространства гиперсферами.
3.4.4 Второй алгоритм разделения пространства гиперсферами.
3.5 Оценка качества алгоритмов классификации.
Выводы.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ
4.1 Автоматизированная система диагностики состояния объекта по вибрационному сигналу
4.1.1 Подсистема сбора данных
4.1.2 Подсистема цифровой обработки сигналов
4.1.3 Подсистема распознавания
4.1.4 Аппаратная реализация системы в виде независимого устройства
4.2 Применение системы к задаче определения дефектов ДВС
4.2.1 Необходимые сведения об объекте контроля
4.2.2 Предварительное исследование объекта контроля.
4.2.3 Экспериментальное сравнение методов ЦОС в применении к анализу вибрационных сигналов.
4.2.4 Исследование подсистемы распознавания
4.3 Рекомендации по развитию и применению системы
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В первом случае анализируются колебания контролируемого объекта как единого целого, во втором - только его части. При проведении диагностики в объекте возбуждают свободные и/или вынужденные колебания путем механических ударов или воздействием гармонической силы меняющейся частоты. Прием сигнала производится либо микрофоном, либо пьезоприемником. При наличии изменений в принятом сигнале (относительно нормы), как то: изменение (в том числе исчезновение) резонансов преобразователь-изделие, изменение спектра принятого сигнала и др. Методы данной группы применяют для диагностирования изделий из различных »материалов, в том числе, с высокими коэффициентами затухания упругих колебаний (резины, пенопласта и т. Импсдансные методы являются наиболее популярным средством неразрушающего контроля соединений в многослойных конструкциях и изделий из слоистых пластиков []. Метод основан на том, что механические импедансы дефектных и доброкачественных участков объекта контроля различаются. Широкому распространению метода способствовали: универсальность, отсутствие необходимости смачивания поверхности контролируемого объекта и легкость проведения диагностики при наличии криволинейных поверхностей. Основная область применения метода -выявление дефектов клеевых и паяных соединений а, также дефектов типа расслоений в неметаллических покрытиях и изделиях из слоистых пластиков, залегающих на глубине до - мм. Метод акустической эмиссии базируется на явлении акустической эмиссии, которое состоит в том, что акустические волны излучаются самим материалом в результате пластической деформации и его разрушения (роста трещин) []. Возникновение и развитие трещин иод влиянием внешней нагрузки, утечка жидкости или газа - наиболее характерные источники акустической эмиссии. Установленные на поверхности высокочувствительные пьезодатчики, принимают акустические волны. Системы акустическо-эмисионного контроля позволяют определить место источника акустической эмиссии (дефекта) путем обработки разницы откликов во времени для разных датчиков. Отличительная особенность метода: обязательное наличие в конструкции напряженного состояния, инициирующего проявление источников акустической эмиссии. Метод применяется для контроля утечек жидкостей, газов, а также дефектов замкнутых объемов - цистерн, котлов, резервуаров, трубопроводов и др. Стоит отметить, что поскольку метод оперирует со слабыми сигналами, то в большинстве случаев трудно выделить сигналы акустической эмиссии из помех. Поэтому данный метод предъявляет особые, жесткие требования к окружающим условиям. Метод диагностики по шуму заключается в том, что анализируют шумы объекта, излучаемые им в процессе функционирования []. Как правило, запись ведут при помощи направленных микрофонов, а анализ производят на специальных вычислительных системах, или персональных компьютерах. Появление нежелательных шумов, изменение амплитуды или частотного состава и другие отклонения от нормы, говорят о наличии дефектов в контролируемом объекте. Применяемые технологии обработки сигналов и принятия решений - практически такие же, как и в случае методов вибрационной диагностики, о которых речь пойдет ниже. Методы вибрационной диагностики применяются чаще, чем диагностики по шуму. Далее происходит анализ вибраций, который завершается предоставлением информации о вибрационных сигналах оператору в удобной форме, или же вынесением диагноза непосредственно системой диагностики. Область применения данных методов чрезвычайно широка, это: оборудование добывающей промышленности [3, ], роторные машины [], статические конструкции [], воздушные суда [], компрессоры [], биологические объекты [4] и др. Рассмотрим основные технологии обработки сигналов и принятия решений, применяемые при анализе вибрационных сигналов. Для анализа вибрационных сигналов и оценки технического состояния контролируемых объектов используются различные методы [8, , , , и др. Рассмотрим наиболее широко применяемые. Энергетическая технология подразумевает оценку амплитуды (иногда и мощности) вибрационного сигнала в определенных точках объекта [7].