现代信号处理方法及其在发动机振动信号分析中的应用
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摘要
本文基于虚拟仪器的概念，应用数字信号处理的方法，开发完成了一套“发动机振动信号处理分析软件”。结合工程实际，本文在经典信号处理的基础上，详细讨论了信号的现代谱估计和时频分析算法理论及其实现方法，包括：参数谱估计、高阶谱、短时傅立叶变换和小波分析。该软件以LabWindows／CVI为开发平台，共包括九个模块：数据提取模块、预处理模块、稳态分析模块、跟踪滤波模块、时域分析模块、频域分析模块，现代处理方法模块、小波分析模块、以及趋势分析模块；软件具有良好的人机交互界面，操作简便，功能齐备。该软件为发动机的振动信号处理分析提供了有效的工具，极大提高了工作效率。
The thesis has developed a software on vibration signal processing analysis of aero-engine applying the concept of Virtual Instrument and the method of digital signal processing. In terms of practical requirement, the thesis discusses the algorithm and realization of modern spectrum estimation and time-frequency analysis in detail, which includes parameterized spectrum estimation, high order spectra, short time Fourier transform and wavelet analysis, based on the classical signal processing.
The software is developed on the platform of LabWindows/CVI that includes nine main modules: data acquisition, pre-processing, stable state analysis, tracking filter, time domain analysis, frequency domain analysis, modern processing method, wavelet transform and trend analysis. It is provided with friendly man-machine communication interface, handy operation and all-around functions.
In a word, this software offers a powerful tool for the analysis of aero-engine vibration signal and enhances the efficiency of engine signal analysis a lot.
The thesis has developed a software on vibration signal processing analysis of aero-engine applying the concept of Virtual Instrument and the method of digital signal processing. In terms of practical requirement, the thesis discusses the algorithm and realization of modern spectrum estimation and time-frequency analysis in detail, which includes parameterized spectrum estimation, high order spectra, short time Fourier transform and wavelet analysis, based on the classical signal processing.
The software is developed on the platform of LabWindows/CVI that includes nine main modules: data acquisition, pre-processing, stable state analysis, tracking filter, time domain analysis, frequency domain analysis, modern processing method, wavelet transform and trend analysis. It is provided with friendly man-machine communication interface, handy operation and all-around functions.
In a word, this software offers a powerful tool for the analysis of aero-engine vibration signal and enhances the efficiency of engine signal analysis a lot.
引文
1．王宏宇 现代谱估计 东南大学出版社 1990．10
2．张贤达 现代信号处理(第二版) 清华大学出版社 2002．10
3．陈逢时 子波变换理论及其在信号处理中的应用 国防工业出版社 1998．3
4．沈民奋、孙丽莎 现代随机信号与系统分析科学出版社 1998．6
5．张贤达、保铮 非平稳信号分析与处理 国防工业出版社 1998．9
6．黄世霖 工程信号处理 人民交通出版社 1986．10
7．程乾生 信号数字处理的数学原理(第二版) 石油工业出版社 1996．11
8．傅志杰 振动模态分析与参数辨识机械工业出版社 1990．9
9．[日]井上伸雄 数字信号处理的应用 科学出版社 1991．5
10．吴湘淇 数字信号处理技术及应用 中国铁道出版社 1984．5
11．(法)Stephane Mallat A Wavelet Tour of Signal Processing(杨力华等译) 机械工业出版社 2002．9
12．屠良尧、李海涛 数字信号处理与VXI自动化测试技术 国防工业出版社 2000．6
13．程佩青 数字信号处理教程 清华大学出版社 2001．8
14．胡广书 数字信号处理 清华大学出版社 1997．8
15．俞卞章 数字信号处理 西北工业大学出版社 1994．1
16．郑君里 信号与系统 高等教育出版社 2000．5
17．高品贤 测试信号分析处理方法
18．寇惠 故障诊断中的振动信号处理 冶金工业出版社 1989．8
19．张凤均 LabWindows／CVI开发入门和进阶 北京航空航天大学出版社 2001．12
20．张毅刚、乔立岩 虚拟仪器软件开发环境Lab Windows／CVI 6.0 机械工业出版社 2002．8
21．刘君华 基于LabWindows／CVI虚拟仪器设计 电子工业出版社 2003．1
22．谭浩强 C程序设计(第二版) 清华大学出版社 1999．12
23．徐士良 C常用算法程序集 清华大学出版社 1996．11
24．陈传黄 现代信号处理理论 北京邮电大学出版社 2003．2
25．潘士先 谱估计与自适应滤波 北京航空航天大学出版社 1991．7
26．杨叔子 时间序列分析的工程应用 华中理工大学出版社 1991．5
27．(美)格罗彼(Graupe，D．)Time series analysis, identification and adaprive filtering．粱泽环译
28．徐科军 信号处理技术 武汉理工大学出版社 2001．11
29．(美)M．许华兹著 信号处理离散频谱分析、检测和估计 北京-科学出版社 1982
30．许可军 航空发动机及控制 航空科学技术 1991．1
31．李荣生 航空发动机振动测量 北京航空工艺研究所
32．李喜发 发动机振动诊断及振源分析法 航空动力报 1990．7
33．泰前清，杨宗凯．实用小波分析．西安：西安电子科技大学出版社，1994
34．刘贵忠，邮双亮．小波分析及其应用．西安：西安电子科技大学出版社，1992
35．[法]Y．迈耶著；尤众译 小波与算子．北京：世界图书出版社，1992
36．杨天江，陈家骥，曾子平 双谱分析及其在机械故障诊断中的的应用，中国机械工程，2000 11(4)，1424-1426
37. Jery M. Mendal. Tutorial on high order - spectra in signal processing and system theory-theoretial results and some application .Proc IEEE, 1991 79 (3)
38. Alien J B, Rahiner L R. A unified approach to short—time fourier analysis. Proc IEEE, 1977, 65 (11):1558～1564
39. Portnoff MR. Time-frequency representation of digital signals and system based on short time Fourier analysis. IEEE Trans on ASSP, 1980, 28: 55～69
40. Mallat S, Singularity Detection and Processing with wavelet, IEEE Trans. Information Theory, 1992, 38(2): 617-693
41. I. Daubechies. The Wavelet Transform, Time-frequency location and
signal. Analysis. IEEE Transaction on Information Theory. Vol. 36, No. 5, 961-1005
42. S. G. Mallat. A Theory for Multisolution Signal Decomposition. The Wavelet Representation. IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence. Vol 11, No. 3, 1989
43. NI, 《LabWindows/CVI User Manual》, Ni Corp, 1998
44. NI, 《LabWindows/CVI Programmer Reference Manual》, Ni Corp, 1998
45. NI, 《LabWindows/CVI Standard Libraries Reference Manual》, Ni Corp, 1998
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14．胡广书 数字信号处理 清华大学出版社 1997．8
15．俞卞章 数字信号处理 西北工业大学出版社 1994．1
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20．张毅刚、乔立岩 虚拟仪器软件开发环境Lab Windows／CVI 6.0 机械工业出版社 2002．8
21．刘君华 基于LabWindows／CVI虚拟仪器设计 电子工业出版社 2003．1
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24．陈传黄 现代信号处理理论 北京邮电大学出版社 2003．2
25．潘士先 谱估计与自适应滤波 北京航空航天大学出版社 1991．7
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28．徐科军 信号处理技术 武汉理工大学出版社 2001．11
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