Практические вопросы применения вейвлетов в анализе вибрационных сигналов.


Уважаемый посетитель! На этой странице вы по достоинству можете оценить широкий сборник материалов на тему «Проблемы надежности машин и механизмов». Для того, чтобы Вам было удобно весь материал удобно разделен на разделы подобно обычной книги.


Читать предыдущие записи К оглавлениюЧитать дальше

Практические вопросы применения вейвлетов в анализе вибрационных сигналов.

С.В. Широков, О.В. Соломин, Л.А. Савин, И.А. Данчин Орловский государственный технический университет, Россия

Применительно к решению задач мониторинга технического состояния и вибрационной диагностики роторных машин (турбомашины, электрические машины, ветрогенераторы и т.п.) основную информацию о таких важных явлениях, как пуск и останов, смена режима работы, ударное воздействие, сейсмическое возмущение и т.п., можно получить, только анализируя частотное представление сигнала. Представление сигнала в частотной области достигается применением спектрального анализа.

Сравнительно недавно появился новый способ анализа сигналов - вейвлет-анализ. Его используют в тех случаях, когда результат анализа какого-либо сигнала должен содержать не только простое перечисление его характерных частот (масштабов), но и сведения об определенных локальных координатах, при которых эти частоты проявляют себя. Таким образом, анализ и обработка нестационарных (во времени) или неоднородных (в пространстве) сигналов разных типов представляют собой основное поле применений вейвлет-анализа. Общий принцип построения базиса вейвлетпреобразования состоит в использовании масштабного преобразования и смещений. Именно за счет изменения масштабов вейвлеты способны выявить различие в характеристиках на разных шкалах, а путем сдвига проанализировать свойства сигнала в разных точках на всем изучаемом интервале. В силу полноты этой системы возможно сделать обратное преобразование. При анализе нестационарных сигналов за счет свойства локальности вейвлеты получают существенное преимущество перед преобразованием Фурье, которое дает нам только глобальные сведения о частотах (масштабах) исследуемого сигнала, поскольку используемые при этом функции (синусы, косинусы или комплексные экспоненты) определены на бесконечном интервале. Это позволяет анализировать локальные свойства сигнала, тогда как преобразование Фурье не даст никакой информации, например, о том в какой момент времени частота сигнала изменилась.

Одним из часто используемых преобразований является непрерывное вейвлетпреобразование. Оно выполняется аналогично оконному преобразованию Фурье, в том смысле, что сигнал перемножается с функцией (вейвлетом), так же как с оконной функцией при ОПФ, и преобразование выполняется раздельно для разных участков времени. Разложение по вейвлетам позволяет определить положение особенностей функции, наблюдая за теми местами, где вейвлет коэффициенты принимают большие значения. Очевидно, что ничего подобного нельзя сделать, используя преобразование Фурье. Как только вейвлеты сконструированы, они работают намного эффективнее в тех ситуациях, когда ряды и интегралы Фурье требуют нетривиальных математических подходов или сложных численных расчетов.

В докладе рассмотрены вопросы применения вейвлет-анализа к исследованию вибрационных сигналов роторных систем. Нестационарность таких процессов как разгон-останов ротора, переходные режимы, смена частот вращения, переход через критические частоты, ударное взаимодействие, ставит вопрос о необходимости совмещения традиционных методов анализа сигналов с вейвлет-анализом.


Читать предыдущие записиК оглавлениюЧитать дальше