基于盲解卷积的柴油机振动信号分离研究

基于振动信号分析的故障诊断方法依赖于机械状态特征的有效提取,盲源分离能够从复杂的信号中分离出源信号,是一种有效的特征提取手段。建立的多通道盲解卷积模型和机械系统的振动模型表明了两个模型的一致性,理论上证明了盲解卷积用于机械振动信号分离的可行性。利用MBLMS算法进行实测柴油机振动信号的分离实验,成功分离出了活塞撞击、燃烧和进气阀关闭信号,试验结果证明了盲解卷积能够有效分离柴油机振动信号。     

基于FIR滤波器矩阵代数的多通道盲解卷积算法

通过FIR滤波器矩阵代数将盲源分离算法扩展为多通道盲解卷积算法,得到了多通道盲解卷积的自然梯度算法和等变自适应算法.然后,分别对两纯亚高斯信号的卷积混合信号和两纯超高斯信号的卷积混合信号进行盲解卷积分离,给出了分离滤波器和全局滤波器的脉冲响应以及描述算法性能的ICI、ISI和MC-ISI指标,仿真结果表明基于滤波器矩阵代数的多通道盲解卷积自然梯度算法对同系信号的分离和解卷积均具有很好的效果.     

柴油机振动信号的四阶盲识别分析研究

针对柴油机振动信号特征参数的识别提取比较困难,本文运用四阶盲识别的方法分析研究柴油机的振动信号。把基于FOBI(四阶盲识别)算法的盲源分离方法引入到柴油机振动信号的处理中,建立仿真模型对该算法进行验证,并对一组采用北京东方所振动测试仪器在柴油机上实测的振动信号进行分离实验,分离结果表明不同特征的振动信号可以被分离,且最大限度地保留了源振动信号的信息,该算法可以作为柴油机振动信号的预处理方法。     

基于EFICA的混合语音盲分离时域算法

卷积混合语音进行盲源分离时,不能直接应用独立分量分析（ICA）算法。文中采用一种新的卷积混合语音模型,对多通道混合语音使用近来提出时域EFICA的算法进行盲分离,然后利用聚类和重构算法来恢复源信号。通过真实语音实验表明,文中提出的算法能够有效的分离混合语音信号。     

基于多个时间点联合解相关的卷积盲源分离

实际信号的混合均为卷积混合,且信号是非平稳的。盲源分离的目标就是找到一组分离滤波器,使得源信号的估计信号互相统计独立。结合信号的非平稳性,利用二阶解相关原理,文章阐明了一种在频域实现卷积混合的盲源分离算法,并且考虑了噪声对分离性能的影响。为了避免频点排列次序的不确定性,利用了多阶段盲源分离思想。利用该算法,对两路混合的实录水声信号进行盲分离,得到了两路源信号的估计信号,通过对估计信号的分析,利用信噪比提高率这一标准,验证了该算法的有效性。该算法收敛速度快,精度高,可用于浅海环境下实录水声混合信号的盲分离。     

卷积混合语音的联合块对角化盲源分离算法

针对语音卷积混合模型,提出了一种新的时域盲源分离算法。首先对观测信号进行重新排列,将卷积混合盲分离问题转化为瞬时混合盲分离问题,然后对联合近似对角化算法进行了推广,利用语音的非平稳和短时平稳特征定义联合差分相关矩阵和联合块对角化代价函数,通过鲁棒的白化过程和求解最优化问题实现卷积语音的盲分离。由于避免了时域卷积运算和变换域处理,使算法更加简单,复杂度更低。仿真结果验证了该算法的有效性,同时,就数据长度参数变化对信干比的影响,以及通过与基于线性预测的卷积盲分离算法和自然梯度卷积盲分离算法的比较对该算法的性能做了进一步的分析。     

基于两个频点的水声信号盲源分离

实际水声环境中声纳接收到的信号是卷积混合信号。文章中将两个频点盲源分离原理应用到水声信号的盲源分离中，从而有效克服信号频域解卷积过程中的排序和幅度不确定性。仿真实验结果表明该方法对水声卷积混合信号具有良好的分离效果?文章中进一步研究了水声信号在不同信噪比条件下，基于两个频点盲源分离方法的分离性能。     

基于EMD的高压燃气管道泄漏信号欠定盲分离方法

为能将城市高压燃气管道泄漏产生的应力波信号中混有多种干扰振动及噪声的有效泄漏信号与多源混合振动信号分离,提出基于EMD的泄漏信号欠定盲分离方法。对传感器采集的混合信号进行经验模态分解;对各固有模态函数归一化峭度特征进行分析,选取含主要泄漏信息的固有模态函数进行重构;构造由重构信号及观测信号组成的矩阵,用扩展联合对角化算法实现信号分离,以解决欠定情况下的盲分离问题。实验结果表明该方法能较好实现有效泄漏信号的提取。     

基于盲解卷积和聚类的机械弱冲击声信号提取

针对对比函数和紧缩方法的时域盲解卷积算法在分离机械弱冲击信号时,其结果易受解卷积滤波器长度影响的缺点,提出结合分层聚类的改进算法.该算法通过设置一个变长度滤波器组,对获得的多个盲解卷积结果进行聚类分析,解决了单次盲解卷积结果不确定问题,获得了可靠性高的估计信号.计算机仿真和实际环境下故障轴承声信号提取实验验证了算法的有效性.     

一种改进的盲解卷积算法在轴承声学诊断中的应用

针对时域盲解卷积算法滤波器长度估计困难的缺点,提出一种基于遗传算法优化的改进算法。该算法利用遗传算法搜索最佳时延,解决了盲解卷积结果不确定问题,并改进了信号分量的聚类指标,采用峭度作为独立分量间距离测度,提高了信号分量聚类的准确性,获得了可靠的估计信号。计算机仿真和实际环境中故障轴承声信号提取实验验证了该算法的有效性。     

基于BSS的含噪声机械振动信号分离研究

水下航行器的噪声源识别面临的两个问题(:1)无法获得振源信号(,2)测得振动信号有环境噪声影响且振源之间相互耦合。将环境噪声作为一个独立的噪声源,给出瞬时混合信号的盲源分离(BSS)数学模型;利用基于二阶统计特性的两次去相关盲源分离算法,对机械振动加白噪声的混合信号和水池试验实测混合信号进行分离;通过试验验证两次去相关盲源分离方法可以用来解决上述问题。     

基于自相关降噪的混叠转子振动信号分离

航空发动机在运行过程中,传感器测得的振动信号是各振源的混叠信号,且含有很强的噪声。常规的信号处理方法难以分离混叠信号,对机器的健康监测和故障诊断造成了很大的困难。介绍了盲源分离基本原理和方法,指出盲源分离算法在强噪声环境下失效。针对强噪声环境下的混叠振动信号,提出首先通过时延自相关降噪方法对振动信号进行降噪,然后通过盲源分离算法对降噪后的信号分离。仿真结果验证了提出方法的有效性。最后,利用该方法对实测混叠转子振动信号成功实现了降噪和盲分离,为噪声环境下的混叠信号分离提供了一种新的方法。     

盖格尔机械式测振仪电信号输出

近年来虽然使用了某些电子式测振仪,但由于盖格尔测振仪非常适合于低频范围的振动位移测量,因而仍应用于测试和记录中低速发动机轴系的扭转振动。众所周知,盖格尔扭振仪划笔在纸带上的划迹对于分析来说显得小些,因此试验结果必须进行放大,和用手工或其他设备分解成简谐分量。这一工作是困难而费力的。为了把记录笔的运动转换成易于处理的电信号,在盖格尔扭振仪的传动杆端部粘接一个薄金属园板,并在其旁边安置一个电涡流传感器。电信号可以经过导线传送到振动测量设备示波器和微处理机,后者将发动机轴系的振动信号进行采样和以 FFT 算法将信号分解成简谐分量。文中介绍了使用一个既能产生电信号又能同时在纸带上画出波形的盖格尔扭振仪对一个柴油机推进装置进行扭转振动测量的试验结果。     

基于注意力BiGRU的机械故障诊断方法研究

为了解决机械故障诊断领域传统方法自适应性差、参数选择过于依赖人工的问题,提出了一种基于循环神经网络的机械故障诊断算法。该方法利用预处理后的机械振动信号,搭建了双向门控循环单元的故障诊断模型,并进行了基于注意力机制的模型优化,提高了特征提取效率。经过美国凯斯西储大学轴承数据集以及自采集的柴油机故障实验数据验证,相比于传统神经网络算法提升了计算效率和诊断准确率,并表现出了良好的抗噪能力。结果表明,该方法可以有效适用于基于机械振动信号的故障诊断,具有一定的工程应用价值。     

用慢特征分析算法实现水声信号盲分离

在常规的水声信号盲处理研究中,通常都是用独立成分分析算法分离线性混合信号,而对于较复杂的非线性混合信号,独立成分分析算法无能为力。针对这种情况,提出将慢特征分析(Slow Feature Analysis,SFA)算法应用于水声信号非线性盲源分离领域。一般而言,对源信号做非线性混合变换后输出混合信号较源信号变化较快,而采用SFA算法可以从复杂的非线性混合信号中提取出变化缓慢的信号,通过仿真实验,分别对简单信号和复杂水声信号的非线性混合信号进行分离,通过将源信号与分离信号对比,发现SFA算法输出信号与源信号高度相似,验证了SFA算法在非线性盲源分离领域应用的有效性和可行性。     

基于小波包特征提取和模糊熵特征选择的柴油机故障分析

船舶动力设备因故障监测信号样本少、变化缓慢、数据特征呈非线性,使得设备故障模式的准确识别和状态预测比较难。尤其是柴油机振动信号的故障诊断,由于柴油机振动信号噪声多,诊断信号难以进行特征选择的问题,提出了基于小波包能量谱特征提取和模糊熵特征择的柴油机故障诊断方法。利用模糊熵对小波包能量谱提取出的特征集进行特征选择,将选择后的特征参数输入LS-SVM进行故障模式识别。试验结果表明,该方法可以提高故障识别准确率。在该试验中,故障识别准确率达到了99.36%,相比于未进行特征选择的特征集,识别准确率提高了0.72%。     

基于小波包和LMS自适应降噪的柴油机振动诊断

由于柴油机振动信号的特征频带和噪声频带存在重叠现象,利用小波阈值消噪时难以选取合适的小波阈值,针对该问题提出一种基于小波包的LMS自适应滤波降噪方法。该方法将小波包与LMS自适应滤波相结合,首先利用小波包变换对信号进行多层分解,然后以噪声干扰对应尺度上的第一层“细节”分量及最大分解尺度上的逼近分量重构信号,将重构后的信号作为LMS自适应滤波器原始输入信号,再以小波包最大分解尺度上的高频细节信号作为自适应抵消器的参考输入信号,进行LMS自适应滤波降噪处理。仿真计算和工程应用表明,该方法参数设置较少,易于控制,不涉及小波阈值降噪中阈值的选取问题,对比试验信号的分析验证了方法的有效性,将该法应用在柴油机振动诊断中提高了故障识别率。     

信号分析在柴油机气缸压力识别中的应用

论述了采用小波包算法对柴油机缸盖振动信号进行时频特性分析和信噪分离的方法，比较了不同的建模方法的特点并利用时间序列分析方法对缸盖振动信号和气缸压力信号分别建立时序模型，求取了缸盖系统的传递函数，达到了利用缸盖表面振动信号识别气缸压力的目的。