EMD和ICA在內(nèi)燃機(jī)振聲信號(hào)分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,工作過(guò)程隨機(jī)多變,其產(chǎn)生振動(dòng)噪聲信號(hào)具有典型的沖擊特性,為非穩(wěn)態(tài)時(shí)變信號(hào)。傳統(tǒng)的信號(hào)處理方法只能分析信號(hào)的統(tǒng)計(jì)平均特性,無(wú)法全面地揭示信號(hào)頻率隨時(shí)間變化的規(guī)律;時(shí)頻分析可以提供信號(hào)在時(shí)域和頻域中的全貌或局部化結(jié)果,能在時(shí)間和頻率軸上同時(shí)表述信號(hào)聯(lián)合分布信息,揭示信號(hào)中所包含頻率分量的時(shí)變特性。近年來(lái),伴隨信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展,時(shí)頻分析作為非穩(wěn)態(tài)信號(hào)處理常用的技術(shù)手段,已廣泛應(yīng)用于動(dòng)力機(jī)械振動(dòng)噪聲信號(hào)分析領(lǐng)域。

2、>　　本文主要圍繞國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)子課題“發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)噪聲控制技術(shù)研究”展開。以Hilbert-Huang變換、獨(dú)立成分分析為理論研究基礎(chǔ),以柴油機(jī)為研究對(duì)象,開展內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻分析技術(shù)及盲分離技術(shù)在噪聲源識(shí)別中的應(yīng)用研究,研究分析結(jié)果為控制內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)噪聲提供了理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持。
　　本文主要開展的工作包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集:利用LMS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集某型號(hào)柴油機(jī)不同工況下的振動(dòng)

3、噪聲信號(hào)。
　　(2)介紹了Hilbert-Huang變換的基本理論,以及其在非穩(wěn)態(tài)振動(dòng)噪聲信號(hào)中的應(yīng)用。以六缸四沖程水冷柴油機(jī)為研究對(duì)象,將 Hilbert-Huang變換技術(shù)應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)缸蓋處振動(dòng)信號(hào)處理中。首先對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD),得到多個(gè)不同頻率的本征模函數(shù)(IMF),然后分別對(duì)各IMF分量進(jìn)行Hilbert變換,分析信號(hào)在時(shí)域和頻域的聯(lián)合分布特性,并結(jié)合內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理及對(duì)內(nèi)燃機(jī)的先驗(yàn)知識(shí),分析各分量產(chǎn)

4、生的原因,分析結(jié)果對(duì)內(nèi)燃機(jī)振動(dòng)控制具有重要意義。
　　(3)研究 EMD-ICA技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)噪聲源識(shí)別中的應(yīng)用,通過(guò)將經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解后的本征模函數(shù)作為獨(dú)立成分分析方法中的多個(gè)虛擬通道,從而解決了對(duì)單一采樣信號(hào)進(jìn)行源識(shí)別的欠定問(wèn)題。將該思路應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)輻射噪聲的主要噪聲源的識(shí)別研究,同時(shí)利用相關(guān)分析與小波時(shí)頻分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)噪聲源的準(zhǔn)確識(shí)別。研究結(jié)果表明,EMD-ICA聯(lián)合的噪聲源分離識(shí)別技術(shù),有效地克服了EMD技術(shù)在噪聲源識(shí)別中的