监测诊断技术分解
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自动化设备智能监测与故障诊断技术近年来,自动化设备的应用越来越广泛,不仅可以自动完成工作,而且可以大幅提高生产效率。
随着自动化设备的快速发展,如何实现设备的智能监测与故障诊断成为了一个关键问题。
本文将介绍自动化设备智能监测与故障诊断技术及其应用。
一、自动化设备智能监测技术自动化设备智能监测技术是指通过各种传感器、信号采集器等装置,实时对自动化设备进行监测并获取各种数据信息。
这些数据可以包括设备的运行状态、温度、压力、振动等参数。
在获得这些数据后,可以通过特定的算法进行处理,从而实现对设备的智能监测。
智能监测技术的实现需要多种技术的相互协作,包括传感器技术、数据通信技术、数据分析与处理技术等。
借助于数据分析与处理技术,智能监测系统可以对自动化设备的状态进行实时分析,对异常状态做出预警并提出解决方案,从而避免了设备运行中出现的问题。
二、自动化设备故障诊断技术自动化设备故障诊断技术是指利用各种技术手段对设备出现的问题进行诊断,并找出故障原因及解决方案的过程。
传统的故障诊断往往需要人工干预,效率低下。
而智能化故障诊断技术,可以提高诊断的效率和准确性,减少设备故障对于生产的影响。
智能化故障诊断技术的实现需要的多种技术相互之间协作,包括传感器技术、数据库技术、人工智能技术等,可以快速、精准地对设备进行故障诊断。
三、自动化设备智能监测与故障诊断技术的应用自动化设备智能监测与故障诊断技术在许多领域得到了广泛的应用。
在制造业、石化工业、电力行业等领域,设备是生产的核心,而自动化设备的智能监测与故障诊断技术的应用,可以保证生产的稳定与高效。
在制造业中,自动化设备智能监测与故障诊断技术可以对生产设备进行实时监测,及时发现设备问题并提出解决方案,从而保证生产的效率和质量。
在石化工业中,自动化设备智能监测与故障诊断技术可以对化工生产过程中的各种设备进行实时监测,及时发现问题并提出解决方案,从而避免化工生产造成的事故和环境污染。
新技术专题报告学院:电子与信息工程学院班级:电气11姓名:张健康学号:120113303018设备状态监测与故障诊断技术1 前言设备状态监测与故障诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态,确定其整体或局部正常或异常,早期发现故障及其原因,并能预报故障发展趋势的技术。
通俗地讲,它是一种给设备“看病”的技术。
本文联系高线厂预精轧机在实际工况条件下的状态监测,以及根据采集到的振动故障信号,对高线厂预精轧机进行故障诊断,并简单介绍一下设备状态监测与故障诊断技术在高速线材轧机上的应用。
2 状态监测表1是预轧机16#锥箱轴承参数。
图2、3是2006年5月30日和6月13日测得的频谱分析图是16#立式轧机分别在转速为610rpm和666rpm的转速下测得的,两图有明显的差异。
虽然两副频谱中显示的振动幅值都表1 预精轧机16#锥箱轴承参数轴承序号滚动体数Z 节径D(″)滚动体直径d(″)接触角α1 18 6.4961 0.8661 02 20 6.5679 0.8125 293 18 6.4961 0.88238 04 12 3.7402 0.8268 05 11 3.4449 0.8437 406 10 2.2638 0.5 30图1 预精轧立式机架锥箱结构没有进入ISO3495旋转机械的振动烈度标准危险区域,但两次测得的结果一次基波振动副值逐渐增加,且两图中二、三、四、五次谐波都有明显的突起。
证明锥箱内运转情况逐渐劣化,存在设备隐患。
由于传感器安装位置上的差异,机械振动烈度未超出ISO3495标准并不能说明设备是正常的。
因此状态监测需要每天进行记录,并要求将监测到的结果与历史记录比对,从中找出变化趋势,才能判断出真实的设备状态。
0 500 1000 1500 2000 Hz Lin图2 劣化前期频谱分析MagRMSmm/secLin 4321⑥⑤④③②①ⅢⅡⅠ0 500 1000 1500 2000 Hz Lin图3 劣化中频谱分析3 故障诊断高速线材轧机具有运转速度高、载荷变化频繁、所轧制轧件温度低的特点,设备的主要故障是主传动设备的轴承、齿轮失效故障,占了总设备故障时间的50%以上。
油田采油机械设备状态监测及故障诊断技术分析发布时间:2022-10-10T03:12:11.084Z 来源:《工程建设标准化》2022年第11期第6月作者:王鹏[导读] 随着油气田产量的增加,对采油机械设备的需求也不断增加王鹏身份证号:37028319850405****摘要:随着油气田产量的增加,对采油机械设备的需求也不断增加。
采油机械设备不仅需要先进的技术,还需要使设备能够承受各种恶劣环境的挑战,如连续高温、高压、易燃易爆等。
一旦发现机械设备存在问题,应立即解决问题,从而预防和处理采油机械设备的外部问题和隐患,并节省大量的维护成本。
关键词:油田采油机械设备;状态监测;故障诊断技术1采油机械设备故障诊断技术的发展情况社会发展计算机软件技术紧跟发展趋势,各种采油机械设备更加精确和复杂。
为了全面准确地检测采油机械设备,油气田检测人员的难度急剧上升。
在我国,应开发、设计和探索各种采油机械故障诊断技术,完成对设备运行中引起的各种常见故障的快速准确诊断。
智能系统及其人工神经网络都是故障检测技术的基本核心内容。
将智能系统应用于采油设备,达到机械设备高效运行的效果。
智能系统的本质是利用计算机语言技术和传感器的相互配合,达到检测机械设备的目的,并分析其检测结论,根据大量的工作经验,明确机器和设备是否异常。
人工神经网络方法由许多离散系统数据分析系统及其数据处理系统组成。
根据模拟人体中神经细胞的组成和工作方式,对传输的信息内容进行融合和求解,属于仿生技术。
它实现了将机械设备宏观经济的常见故障问题转化为外部经济的数据信息,智能系统实现了检测的全过程。
2采油机械设备的故障诊断过程油气田设备的故障诊断应根据机械设备在特殊办公环境下运行的相关信息,判断机械设备的工作状态是否正常。
如果处于异常工作状态,此时必须找到机械设备故障的真正原因和位置,并计算设备的工作状态转换。
其实质是识别机械设备的工作状态。
设备故障诊断可分为3个步骤:(1)检查设备的重要数据信号;(2)在测试的唯一数据信号中发现预兆;(3)执行设备故障识别模式。
电机运行状态监测与故障诊断技术随着科技的不断进步,电机在各种设备和机械中的应用越来越广泛。
然而,由于长时间的运行和各种外界因素的影响,电机的故障问题也时常出现。
因此,电机运行状态监测与故障诊断技术的发展就显得尤为重要。
首先,电机运行状态监测技术可以通过实时监测电机的运行参数来判断其健康状态。
这些参数包括电机的电流、电压、转速等。
通过监测这些参数的变化情况,我们可以及时发现电机是否存在异常。
例如,当电机的电流突然升高或波动较大时,可能意味着电机绕组的绝缘损坏,需要进行维修或更换。
而如果电机的转速突然降低,可能是轴承磨损导致的,需要及时进行维修。
因此,运行状态监测技术可以帮助我们在电机出现故障之前,提前采取相应的维修或保养措施,减少设备的停机时间和维修成本。
其次,故障诊断技术是电机维修中的一项重要技术。
当电机发生故障时,我们需要通过故障诊断技术来确定具体的故障原因,以便采取正确的修复措施。
故障诊断技术可以通过分析电机振动、声音、温度等信号来确定故障位置和故障类型。
例如,通过振动信号的分析,可以确定电机是否存在轴承故障;通过声音信号的分析,可以判断电机是否存在异物进入的问题;通过温度信号的分析,可以发现电机是否存在过热的情况。
通过故障诊断技术的应用,我们可以快速准确地确定电机的故障原因,并采取相应的措施,提高维修的效率和准确性。
除了传统的电机运行状态监测与故障诊断技术,近年来还出现了一些新的技术和方法。
例如,基于物联网和大数据分析的电机监测系统,可以将电机的运行数据实时上传到云端,通过大数据分析和机器学习算法来进行故障预测和诊断。
这种技术不仅可以提高故障的预测准确性,还可以通过数据的分析和比对,找出电机故障的潜在原因,为后续的维修和保养提供指导。
另外,还有一些基于图像识别和声音识别的故障诊断技术,可以通过分析电机的图像和声音信号来判断故障类型和位置。
电机运行状态监测与故障诊断技术的发展虽然取得了很大的进步,但还存在一些挑战和问题需要面对。
智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术分析随着智能电网建设的不断推进和电力设备的更新换代,智能变电站已经成为电力系统中的重要组成部分。
在智能变电站中,继电保护系统是电力系统的重要安全保障装置,其性能和可靠性直接影响到电力系统的安全稳定运行。
而继电保护系统中的二次回路在线监测与故障诊断技术,更是保障系统安全和稳定运行的重要环节。
1. 二次回路在线监测概述智能变电站继电保护系统中的二次回路在线监测技术,是指对继电保护系统中的二次回路进行实时监测和检测,以实现对继电保护系统的状态和性能进行全面监控和分析。
通过对二次回路的在线监测,可以及时发现继电保护装置的异常情况,保证继电保护系统的可靠性和稳定性。
2. 二次回路故障诊断技术的技术手段在智能变电站中,二次回路故障诊断技术主要通过传感器和故障诊断装置实现。
传感器可以对二次回路的电流、电压等参数进行实时监测,故障诊断装置可以根据传感器采集的数据进行故障诊断和分析,从而实现对继电保护系统的二次回路故障的准确诊断和快速排除。
3. 二次回路故障诊断技术的应用意义通过二次回路故障诊断技术,可以准确诊断和排除继电保护装置的二次回路故障,保证继电保护系统的正常运行,提高继电保护系统的可靠性和稳定性,保障电力系统的安全运行。
1. 智能化技术的应用随着智能化技术的不断发展,智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术也将不断应用智能化技术,实现对继电保护系统的全面智能监控和管理。
2. 数据分析与处理的优化在智能变电站中,数据分析与处理的优化将成为二次回路在线监测与故障诊断技术的重要发展方向,通过对传感器采集的数据进行深度分析和处理,实现对继电保护系统状态和性能的全面监测与分析。
3. 传感器技术的进步传感器技术的不断进步将为二次回路在线监测与故障诊断技术的应用提供更加强大的支持,实现对继电保护系统二次回路的更加准确和精准的监测和检测。
智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术是保障电力系统安全运行的重要技术手段,其发展趋势将不断向着智能化、数据分析与处理的优化和传感器技术的进步方向发展。
临床诊断中的病情监测与评估一、引言病情监测与评估是临床诊断的重要环节之一。
它能够帮助医生及时了解患者的病情发展情况,判断治疗效果,并做出相应调整。
本文将介绍几种常用的病情监测与评估方法及其具体技巧。
二、生命体征监测生命体征监测是最常用的、最基础的病情管理方法之一。
包括体温、脉搏、呼吸、血压等指标的监测。
在进行生命体征监测时,应注意以下几点:1. 确保测量准确性。
选择适当的仪器设备进行监测,并按照操作规范进行测量。
2. 注意监测频率。
根据患者的病情和需求,决定监测频率,比如每日定时监测或根据需要进行间断性监测。
3. 重点关注异常变化。
对于生命体征异常的情况,要及时记录,并与之前的数据进行对比。
这有助于及时发现潜在问题。
三、实验室检查实验室检查是一种非常有效的病情监测与评估方法。
其通过检测血液、尿液、组织等样本中的生物标志物,来判断患者的病情发展情况。
以下是一些常见的实验室检查项目及其技巧:1. 血常规检查。
通过血样的检测,可以了解患者的贫血、感染等情况。
在进行血常规检查时,需要注意样本的采集方式和处理条件,确保结果准确可靠。
2. 生化指标检查。
包括血糖、肝功能、肾功能等项目。
在进行生化指标检查时,要注意患者是否有饮食、药物等因素影响,避免结果出现误差。
3. 分子生物学检查。
如病原体核酸检测、基因突变检测等。
在进行分子生物学检查时,要掌握相应的实验技术,保证样本的采集和处理符合标准要求。
四、影像学检查影像学检查在临床诊断中具有重要地位。
它通过使用放射线、超声波、磁共振等技术,对患者的内部器官和组织进行成像。
以下是一些常见的影像学检查技巧:1. 放射线检查。
如X线摄影、CT扫描等。
在进行放射线检查时,要保证患者的照射剂量不超过安全范围,并且注意评估患者对放射线的过敏反应情况。
2. 超声检查。
通过超声波对患者进行检查。
在进行超声检查时,要熟悉超声影像的解读方法和常见病变的特征,准确评估患者病情。
五、临床评分工具临床评分工具是一种客观评估患者病情的方法。
轨道交通系统中运行状态监测与故障诊断技术轨道交通系统作为一种重要的城市交通工具,其安全性和可靠性对于用户乘坐体验以及整个城市的交通管理至关重要。
为确保轨道交通系统的正常运行,运行状态监测与故障诊断技术起着至关重要的作用。
本文将介绍轨道交通系统中运行状态监测与故障诊断技术的相关内容。
运行状态监测是指通过对轨道交通系统各个部件进行监控和检测,实时了解系统的运行状态,及时发现潜在问题并采取相应的措施进行修复,从而确保轨道交通系统的正常运行。
运行状态监测技术主要包括数据采集、数据传输和数据处理三个环节。
数据采集是运行状态监测的基础,通过传感器和监测设备对轨道交通系统的各个部件进行数据采集,包括列车本身、轨道、信号系统以及电力供应等方面。
例如,可以通过安装加速度传感器对列车进行振动监测,通过安装温度传感器对电线、电缆等进行温度监测,以及通过安装应变传感器对轨道进行应变监测。
这些传感器可以实时采集到轨道交通系统各个部件的运行信息。
数据传输是将采集到的数据传输到中央控制中心进行处理和分析的过程。
传输方式可以采用有线传输、无线传输或者混合传输等多种方式,根据实际情况选择合适的传输方式。
数据传输的可靠性、实时性和安全性对于运行状态监测的有效性至关重要。
数据处理是将采集到的数据进行处理和分析,提取有用的信息,为故障诊断提供依据和决策支持。
数据处理技术主要包括信号处理、特征提取、模式识别等方面。
例如,可以通过对列车振动信号的处理和分析,提取出列车车轮的磨损程度,判断是否需要进行维护保养,以及通过对电线温度数据的处理和分析,判断是否存在线路过载的问题。
故障诊断是根据运行状态监测的结果,对轨道交通系统中的故障进行定位和诊断,找出故障的原因,并采取相应的措施进行修复。
故障诊断技术主要包括故障定位、故障诊断和故障预测三个方面。
故障定位是通过对运行状态监测的数据进行分析,确定故障出现的具体位置。
例如,通过对列车振动数据的分析,可以准确地定位到轮轴出现故障的位置,通过对电路温度数据的分析,可以定位到电线出现过热的位置。
高压开关柜的在线监测与故障诊断技术高压开关柜是电力系统中重要的电气设备之一,用于控制和保护电力系统中的电器设备。
其在线监测与故障诊断技术的研究和应用对于确保电力系统的稳定运行和故障快速处理具有重要意义。
本文将从高压开关柜的在线监测技术和故障诊断技术两个方面展开论述。
高压开关柜的在线监测技术是指通过传感器和数据采集装置将开关柜的运行状态参数进行实时监测,并通过远程通信技术传输到监控中心,进行实时分析和监控。
其主要包括以下几个方面的内容:第一,温度监测。
高压开关柜中的电器设备在运行时会产生一定的热量,如果温度过高可能导致设备失效或发生故障。
因此,通过设置温度传感器对高压开关柜的关键部位进行温度监测,可以及时发现异常情况并进行预警。
第二,电流监测。
高压开关柜中的电流是电力系统正常运行的基本依据,通过安装电流传感器对高压开关柜中电流进行实时监测,可以掌握设备的运行状态,提前预防设备过载或短路等故障的发生。
第三,压力监测。
高压开关柜中的气体压力是其正常运行的重要参数,通过安装压力传感器对高压开关柜中的气体压力进行监测,可以及时发现气体泄漏或压力异常,防止设备损坏或发生爆炸等事故。
第四,湿度监测。
高压开关柜中的湿度会影响设备的绝缘性能和运行稳定性,通过安装湿度传感器对高压开关柜中的湿度进行监测,可以及时发现湿度过高或过低的情况,采取相应的措施保障设备的正常运行。
高压开关柜的故障诊断技术是指通过监测和分析高压开关柜运行时产生的信号,判断设备是否存在故障,并通过相应的算法和方法对故障进行诊断和定位。
其主要包括以下几个方面的内容:第一,振动分析。
高压开关柜在运行时会产生一定的振动信号,通过对振动信号进行分析,可以判断设备是否存在运行不稳定、松动或其他故障。
第二,红外热像技术。
通过红外热像仪对高压开关柜的外观进行拍摄,可以观察设备局部温度分布情况,通过温度异常点的识别和定位,判断设备是否存在故障。
第三,气体分析。
高压开关柜在运行时会产生一定的气体,通过对开关柜内气体的成分和浓度进行分析,可以判断设备是否存在绝缘失效、短路故障等情况。
一、电力系统设备状态监测的概述在实际应用中,有故障预报、故障诊断和状态监测等几个在内容上相近但存在差别的概念。
故障预报———根据故障征兆,对可能发生故障的时间、位置和程度进行预测。
故障诊断———根据故障特征,对已发生的故障进行定位和对故障发展程度进行判断。
状态监测———对设备的运行状态进行记录、分类和评估,为设备维护、维修提供决策。
以上几个概念的关系它们是按故障发展的时间进程进行分类的。
如果不能对未发生的故障时间、位置进行预测和不能对已发生故障的位置、程度进行准确判断,则不能称为故障预报和故障诊断,其结论应该属于状态监测范围。
对故障的预测或预报必须建模和仿真,而故障诊断也需要对故障的机理进行分析和研究,不能仅仅依靠信号处理的方法,只分析故障的外在表现,因而存在较大的难度。
状态监测主要依据信号处理和模式识别对设备进行评估和判断,相对容易实现。
但是,也不能认为预测或预报是最好的方法,而状态监测只是一种初级的手段。
每一种方法必须适合具体的对象,关键在于准确,要得到准确的结论都是不容易的。
状态监测适合电力系统主设备的现状。
主设备的主要故障,例如绝缘故障、机械故障等的一些故障机理还不清楚,全系统的故障建模和仿真更难,而作为一个产品,其生存期有限,也没有必要进行大量的研究工作。
如果强调对主设备故障的“预报”和“定位”,不仅现有条件下很难达到预期效果,而且容易产生过分的期望和误解,并将影响监测技术的推广和发展。
另外,有些情况需要具体对待,例如对于输电线和电缆的接地故障,用户首先要对故障点定位,这就需要采用故障诊断的方法,而不是状态监测的方法。
状态监测应该包括以下任务:(1)为设备的运行情况积累资料和数据,建立设备运行的历史档案。
(2)对设备运行状态处于正常还是异常做出判断,根据历史档案、运行状态等级和已出现的故障特征或征兆,判断故障的性质和程度。
(3)对设备的运行状态进行评估,并对这种评估进行分类。
当一定的标准形成后,为状态检修的实施提供依据。
设备状态监测与故障诊断技术一、概述设备状态监测与故障诊断技术70年代初形成于英国,由于其实用性以及为社会和企业带来的效益,日益受到企业和政府主管部门的重视。
特别是近20年来,随着科学技术的不断进步和发展,尤其是计算机技术的迅速发展和普及,它已逐步形成为一门较为完整的新兴边缘综合工程学科。
该学科以设备的管理、状态监测和故障诊断为内容,以建立新的维修体制为目标,在欧美、日本以不同形式获得了推广,成为国际上一大热门学科。
过去一般只有在机器运行出现问题,或者拆开检查才知道机器的某部分发生了故障。
为了确保机器的正常运行,不得不规定定期维修检查制度,既不经济又不合理。
故障诊断技术是依据设备在运行过程中,伴随故障必然产生的振动、噪声、温度、压力等物理参数的变化来判断和识别设备的工作状态和故障,对故障的危害进行早期预报、识别,防患于未然,做到预知维修,保证设备安全、稳定、长周期、满负荷优质运行,避免“过剩维修”造成的不经济、不合理现象。
随着计算机技术、信号分析与数据处理技术、测试技术、控制理论、振动和噪声理论及其它相关学科的发展,随着工业生产逐步向大型化、高速化、自动化方向迈进,为设备故障诊断技术开辟了广阔的应用前景,在实际生产中将发挥越来越大的作用。
二、故障诊断的技术环节设备故障诊断技术,其实质是了解和掌握设备在运行过程中的状态;预测设备的可靠性;确定其整体或局部是正常或异常;早期发现故障,并对其原因、部位、危险程度等进行识别和评价;预报故障的发展趋势,并针对具体情况作出实施维护决策的技术。
设备故障诊断技术主要包括以下三个基本环节:1、信息采集设备故障诊断技术属于信息技术的范畴。
其诊断依据是被诊断对象所表征的一切有用的信息,比如说振动、噪声、转速、温度、压力、流量等信息。
没有信息,故障诊断就无从谈起。
对设备来说,主要是通过传感器,如振动传感器、温度传感器、压力传感器等来采集信息。
人的感官也是一种特殊的传感器,因此,传感器的类型、性能和质量、安装方法、位置以及人的思维和判断往往是决定诊断信息是否会失真或泄露的关键。
2、分析处理由传感器或人的感官所获取的信息往往是杂乱无章的,其特征不明显、不直观,很难加以判断。
分析处理的目的是把采集的信息通过一定的方法进行变换处理,从不同角度获取最敏感、最直观、最有用的特征信息。
分析处理可用专门的分析仪或计算机进行,一般可从多重分析域、多重角度来观查这些信息。
人的感官所获取的信息,是在人的大脑中进行分析处理的。
分析处理方法的选择、结果的准确性以及表示的直观性都会对诊断的结论产生较大的影响。
3、故障诊断故障诊断包括对设备运行状态的识别、判断和预报。
它充分利用分析处理所提供的特征信息参数,运用各种知识和经验,其中包括对设备及其零部件故障或失效机理方面的知识,以及设备结构原理、运动学和动力学、设计、制造、安装、运行、维修等方面的知识,对设备的状态进行识别、诊断,并对其发展趋势进行预测和预报,为下一步的设备维修决策提供技术依据。
三、故障诊断的分类1、按工作精细程度可分为简易诊断和精密诊断。
(1)简易诊断是设备运行状态的初级诊断,目的是能够对设备的状态迅速有效的作出概括的评价。
简易诊断主要由现场工作人员实施。
(2)精密诊断是在简易诊断基础之上进行的更深层次的诊断,目的是对设备故障的原因、部位以及严重程度进行深入分析,作出判断,从而为进一步的治理决策提供依据。
精密诊断常需较精密的分析仪器,不仅价格昂贵,同时对使用人员的素质要求也比较高,不如简易诊断成熟和简便易行,因此往往应用于大型设备上。
2、按诊断方式实施的诊断方法按诊断的方式及诊断仪器的使用情况可分为离线诊断和在线诊断。
(1)离线诊断一般是在现场完成信息采集,信息可以以模拟形式记录在磁带记录仪上,也可以以数字方式记录在便携式采集器上。
分析处理和诊断工作可以在实验室或其他认为合适的地方进行。
磁带记录仪所记录的信号可以经回放送入信号分析处理仪,也可经A/D转换送入计算机。
采集器所记录的数字信号可直接送入计算机。
诊断过程可以由人工完成,也可由配制专用诊断软件的计算机完成。
离线分析诊断的优点是灵活、方便,投资较小。
缺点是其分析结论有较长的时间滞后,不利于处理紧急故障。
同时,很难进行连续监视,易遗漏故障。
故一般用于设备的常规检查或不太重要的设备上。
(2)在线诊断是将传感器所采集的信息直接送入分析处理仪,或经A/D 转换直接用通讯电缆送入计算机。
计算机可放在现场,也可远离现场,并即时进行分析处理和诊断。
在线诊断的优点是即时、迅速、适时性好,可保证不遗漏故障,但不灵活,造价高。
一般为专门使用,故常用于关键设备上。
四、动态信号分析的理论基础机械设备出现的故障种类繁多,其诊断信息包括温度、声音、振动、压力、以及流量等。
对旋转设备来说,没有任何一种信息能够象振动那样对设备状态具有更直接的反应。
振动分析及测量在旋转机械的故障诊断中占有极为重要的地位。
动态信号可分为用确定的时间函数来表达的确定性信号和不能用时间函数来描述的随机信号。
具体分类如下:1、周期信号的合成与分解 动态信号 确定性信号 周期信号 复杂周期信号简谐信号 非周期信号 准周期信号 瞬变非周期信号 随机信号 平稳随机信号 各态历经信号 非各态历经信号 非平稳随机信号 一般非平稳随机信号 瞬变随机信号物体做简谐振动时,位移x 和时间t 的关系可用三角函数表示为x=Asin(ωt+φ),简谐振动的速度和加速度就是位移表达式关于时间t 的一阶和二阶导数: υ=х=ωAcos(ωt+φ)=ωAsin(ωt+φ+π/2)а=х=-ω2Asin(ωt+φ)=ω2Asin(ωt+φ+π) 可见,若位移为简谐函数,则其速度和加速度也是简谐函数,且与位移具有相同的频率,但在相位上,速度和加速度分别比位移超前π/2和π。
简谐振动是一种最简单的周期振动,周期振动只要满足一定的条件,就可分解成简谐振动,条件是:①、函数在一个周期内连续或者只有有限个断点,而且在断点上函数的左右极限都存在;②、每个周期内只有有限个极大和极小值。
把一个周期函数展开成傅立叶级数,亦即展开成一系列简谐函数之和,称为谐波分析。
谐波分析对于分析振动位移、速度和加速度的波形具有重要意义。
假定x(t)为满足上述条件、周期为T 的周期振动函数,则可展开成傅立叶级数的形式x(t)=a 0/2+a 1cos ωt+a 2cos ωt+…+b 1sin ωt+b 2sin ωt+…=a 0/2+∑(a n cos ωt+b n sin ωt)式中ω=2π/T,a 0、a n 、b n 均为待定常数。
傅立叶变换是进行频率结构分析的重要工具,它可以辨别或区分组成任意波形的一些不同频率的正弦波和它们各自的振幅。
对傅立叶正变换,有. .. n=1F(ω)=∫X(t)e-iωt dt或F(ω)=∫X(t)e-ift dt对傅立叶逆变换,有x(t)=1/2π∫F(ω)e-iωt dω或X(ω)=∫F(ω)e-ift dω式中ω=2πf,X(t)是被分解为正弦波之和的波形,F(ω)或F(f)为X(t)的傅立叶变换,i=(-1)1/2非周期性信号包括准周期信号和瞬变非周期信号。
周期信号可以分解为一系列频率成正比的正弦波信号,反之,几个频率成正比的正弦波信号也可以合成一个周期信号。
然而,任意的两个或几个正弦波之和,一般不会组成周期信号,只有每一对频率之比都是有理数时,才能合成周期信号。
因为只有这样,其基本周期才存在。
瞬变非周期信号指除准周期信号以外的非周期信号。
瞬变非周期信号也可以用某时变函数进行描述。
瞬变非周期信号一般持续时间很短,有明显的开始和结束。
如激振力消除后振动系统的衰减振动。
瞬变非周期信号不能象周期信号那样用离散谱表示,其谱结构为由傅立叶积分所表示的连续谱。
3、随机信号随机信号不能用确定的时间函数来表达。
对同一事物的变化过程独立地重复进行多次观测,所得的信号是不同的,波形在无限长时间内不会重复。
对于随机信号,需要用概率统计的方法进行分析。
随机过程可分为平稳随机过程和非平稳随机过程。
通过幅值统计平均计算概率密度,再通过相关分析和频谱分析(谱密度分析),在幅域、时域和频域里进行统计处理。
平稳随机过程可进一步分为各态历经过程和非各态历经过程两类。
自相关函数自相关函数Rx(τ)为随机信号x(t)在时间t 时的值与时间为(t+τ)时的值的乘积的平均值,即Rx(τ)=lim 自相关函数表示波形与自己相差一个时间τ值时的相似程度。
互相关函数 T ∞ 1_ T ∫x (t)x(t+τ)dtT 0互相关函数R xy(τ)为信号x (t)在时间为t 时的值与另一信号y(t)在时间为(t+τ)时的值的乘积的平均值Rx(τ)=lim 互相关函数表示两个信号波形相差时间τ时的相似程度。
传递函数传递函数H(p)定义为系统脉冲响应函数h(τ)的拉普拉斯变换H (P)=∫h (τ)ed τ式中p=a+ib 。
令a=0,b=2πf,则得到频率响应函数H (f)=∫h (τ)ed τ对于物理上可实现和稳定得系统,频率响应函数可以代替传递函数而不会失去有用的信息。
4、采样采样过程,把模拟信号转换为数字信号的过程为模/数(A/D)转换过程。
该过程包括了采样、量化、编码等,这是数字信号分析的必要过程。
采样,也称抽样,是利用采样脉冲序列p (t)从模拟信号x(t)中抽取一系列离散样值,使之成为采样信号的过程。
Δt 称为采样间隔,1/Δt=f s 称为采样频率。
采样实质上是将模拟信号x(t)按一定的时间间隔Δt 逐点取其瞬时值。
采样定理,采样的基本问题是如何确定合理的采样间隔Δt _ ∫x (t)x(t+τ)dtT 1 -p τ-i2πf τT ∞ T以及采样长度T,以保证采样所得的数字信号能真实地代表原来的连续信号x(t)。
一般说,采样频率f s越高,采点越密,所获得的数字信号越逼近原信号。
然而,当采样长度T一定时,f s越高,数据量N=T/Δt越大,所需的计算机存储量就越大;反之,当采样频率降低到一定程度,就会丢失或歪曲原来的信息。
采样定理给出了带限信号不丢失信息的最底采样频率为:f s≥2f m或ωs≥2ωm式中f m为原信号中最高频率成分的频率。
若不满足此采样定理,将会产生频率混淆现象。
解决频率混淆的办法是:①、提高采样频率以满足采样定理,一般工程中取f s=(2.56~4)f m②、用低通滤波器滤掉不必要的高频成分,以防频混发生,此时的低通滤波器也称抗频混滤波器,如滤波器的截止频率为f c,则f c=f s/(2.56~4)。
5、采样长度与频率分辨率当采样长度为Δt时,采样长度T越长,数据点数N就越大。
为了减少计算量,T不宜过长。
但是若T过短,则不能反映信号的全貌,因为在作傅立叶分析时,频率分辨率Δf与采样长度T 成反比Δf=1/T=1/(NΔt)一般在信号分析中,采样点数N选2M,使用较多的有512、1024、2048等。