基于聲信號分析的故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計


2.35萬字 50頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)

摘 要

機械設(shè)備故障診斷對于在生活生產(chǎn)中對于機械設(shè)備的安全可靠運行，預(yù)防和避免重大災(zāi)難性事故的發(fā)生具有重大意義。目前采用的故障診斷技術(shù)主要是基于振動信號的測量和分析。然而在一些不適合安裝振動傳感器的場合，例如高溫、高腐蝕、有害環(huán)境中。有必要尋找一種有效的非接觸式監(jiān)測和分析手段。聲音作為一種機械波，是通過振動向媒介輻射能量的結(jié)果，聲音信號中包含著豐富的機械設(shè)備狀態(tài)信息，是一項重要的衡量指標(biāo)。因此，通過對聲音信號進行處理和分析，就可以發(fā)現(xiàn)機械設(shè)備的運行狀態(tài)，對設(shè)備狀態(tài)進行實時監(jiān)測和故障診斷。本文對聲音信號處理在機械故障診斷中的應(yīng)用進行了研究，并通過實驗驗證了理論方法，并形成了一種簡單有效的故障診斷方法，具體開展了以下幾方面的研究工作：
（1）對基本機械結(jié)構(gòu)及典型機械故障進行了了解，并著重研究了基于聲音信號處理的機械故障診斷的基本理論和方法。并將理論和實際結(jié)合，對日常生活中常見的自行車機械故障進行了研究，并進行了故障診斷實驗。
（2）學(xué)習(xí)了通過使用軟件MATLAB編程直接利用計算機聲卡作為數(shù)據(jù)采集通道進行聲音信號采集的方法；
（3）研究了在故障診斷方面聲音信號處理的基本方法，包括對聲音信號進行消噪、分幀、特征信號分離、特征量提取等，使用了包括濾波、窗函數(shù)分幀、時域統(tǒng)計指標(biāo)計算、快速傅里葉變換、自相關(guān)功率譜等具體的信號處理方法。
（4）結(jié)合實驗印證了理論知識，并形成了一套簡單有效的故障診斷方案，能對實驗中設(shè)置的典型故障進行診斷。


關(guān)鍵詞：機械；故障診斷；聲信號處理；時域統(tǒng)計特征；自相關(guān)；頻譜