基于 SVM 的双层圆柱壳体机械振动噪声数据特征提取方法比较

鉴于某双层圆柱壳体的机械振动噪声数据结构复杂、维数较高,工程上不宜直接分析,文章提出先对其进行特征提取后再进一步分析的思路,可有效简化数据结构,提高数据分析的准确度。选择工程上常用的主成分分析法（PCA）、核主成分分析法（KPCA）与独立成分分析法（ICA）对文中高维机械振动噪声数据进行特征提取。利用支持向量机（SVM）的分类识别能力,对经特征提取后不同工况下的噪声数据进行分类识别。依据正确识别率大小比较三种方法的特征提取效果,以选择针对某双层圆柱壳体机械振动噪声数据合适的特征提取方法。结论可为深入分析某双层圆柱壳体机械振动噪声数据的规律特点打下良好基础。     

船首机械振动噪声信息特征提取

传统的船首机械振动噪声信息特征提取方法中存在谐波频率偏差较大的问题。为此,提出船首机械振动噪声信息特征提取方法设计。通过计算原始信号的局域均值和包络函数,得到调频信号,利用调频信号计算出瞬时频率,将所有包络函数乘积作为包络信号,与瞬时频率相结合即为原始信号的分量,将分量从原始信号中剔除后重复上述过程,达到振荡噪声信息分解的目的,通过重构将含有噪声信息特征的分量整合在一起,获得对应的谱,实现噪声信息的提取。测试结果表明,与传统的噪声信息特征提取方法相比,设计的船首机械振动噪声信息特征提取方法中谐波频率偏差较小,适合在船首机械振动噪声信息特征提取中应用。     

基于变点分析思想的高维机械噪声数据本征维估计方法

利用变点分析思想,针对高维数据协方差矩阵的特征值曲线特点,提出一种本征维估计方法:基于均值估计的特征值变点法,并应用于某双层圆柱壳体的机械噪声数据处理中。通过与其他现有常用方法的比较分析,验证了基于均值估计特征值变点法的可行性。结果显示:基于均值估计的特征值变点法理论简单、计算简便,计算结果客观、合理,对某双层圆柱壳体机械噪声数据的处理效果较好。     

径向激励作用下有限长双层圆柱壳声振传递特性研究

文章利用Donnel壳体方程描述双层圆柱壳振动,以附加阻抗的形式表示环肋、实肋板以及水介质等对壳体的力作用,结合内外壳振动位移模态展开形式,建立了双层圆柱壳内外壳之间的声振传递矩阵。同时开展了双层圆柱壳外壳均方速度响应仿真分析,验证了双层圆柱壳内外壳振动响应之间存在固定的传递关系,不受激励源特性影响,为双层圆柱壳辐射噪声预估提供了一定的理论指导。     

双层圆柱壳异常噪声源定位试验研究与应用北大核心CSCD

[目的]针对船舶舷外异常噪声频发的问题,[方法]提出异常噪声源定位方法,建立定位模型,并通过双层圆柱壳试验进行验证。模型以广义互相关时延估计方法计算的时间延迟为输入,以传统双曲定位为基础,通过改进的基于圆柱壳体的双曲定位方法求解噪声源位置坐标。试验中,用敲击信号模拟舷外异常噪声源,对比分析传统双曲定位方法和基于双层圆柱壳的双曲定位方法这2种方法的定位精度,讨论时延估计对定位精度的影响。[结果]试验结果表明,基于双层圆柱壳的双曲定位方法可以准确定位异常噪声源的位置,在船舶舷外异常噪声源定位中具备可行性。[结论]所得结果可为船舶舷外异常噪声源定位提供一定的理论指导。     

双层圆柱壳异常噪声源定位试验研究与应用

[目的]针对船舶舷外异常噪声频发的问题,[方法]提出异常噪声源定位方法,建立定位模型,并通过双层圆柱壳试验进行验证。模型以广义互相关时延估计方法计算的时间延迟为输入,以传统双曲定位为基础,通过改进的基于圆柱壳体的双曲定位方法求解噪声源位置坐标。试验中,用敲击信号模拟舷外异常噪声源,对比分析传统双曲定位方法和基于双层圆柱壳的双曲定位方法这2种方法的定位精度,讨论时延估计对定位精度的影响。[结果]试验结果表明,基于双层圆柱壳的双曲定位方法可以准确定位异常噪声源的位置,在船舶舷外异常噪声源定位中具备可行性。[结论]所得结果可为船舶舷外异常噪声源定位提供一定的理论指导。     

基于独立分量的信息极大化法机械振动盲分离研究

基于最大信息化原理,建立了用独立分量分析方法估计分离矩阵的自适应算法.利用所建立的方法进行了数值仿真,分离后信号波形与源信号一致.对具有不同转速的调速电机进行了多传感器信号采集并进行盲分离,电机的频率被有效的区分开来.实例证明,该方法是分离机械振动信号的一种有效方法.     

基于映射声无限元法柱壳振动声辐射特性分析

基于径向形函数可任意变阶的映射声无限元法,对加筋双层圆柱壳的振动声辐射特性进行分析.取无限长圆柱壳体为研究对象,基于映射声无限元法,通过数值计算法对其辐射声场进行研究分析;并将其数值结果与解析解进行对比分析,结果显示二者吻合较好,验证了本文方法的可行性,同时发现此方法具有计算精度好、效率高等优点.在此研究基础上,基于映射变阶声无限元法,对加筋双层圆柱壳的内壳振动特性和远场声辐射特性进行分析,分别讨论内外壳厚度、型材尺寸和托板厚度对加筋双层圆柱壳内壳体表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响,其分析结果表明,内壳厚度结构参数对其内表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响最明显.     

有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究

有限长双层弹性圆柱壳体散射声场的计算可在一定程度上估算水下目标的声散射特性,对此进行研究具有显而易见的工程实用价值。目前,对水下弹性体的声散射问题已得到了广泛而深入的研究,但对有限长双层弹性圆柱壳的声散射讨论的较少。本文借鉴无限长弹性壳体散射声场的计算结果,采用变形柱计算方法,导出了平面声波垂直入射时水中有限长双层圆柱壳散射声压的简单而明显的表达式,并给出远场散射形态函数,同时计算了远场平面声波在0～180°范围内入射到有限长双层弹性圆柱壳体的目标强度值。说明内外壳体散射声场形态函数的迭加在一定程度上可实现对双层弹性壳体散射声场的近似表达,同时双层壳体散射声场的形态函数声频特征较单层壳体的声频特征丰富等有意义的计算结果,为缩比模型的设计、建造等提供了基础判据。     

螺旋桨空泡噪声测量与分析

通过对空泡水筒中螺旋桨进行空泡噪声测量试验,采集了螺旋桨在空化条件和非空化条件下的噪声信号。借助数字信号处理技术对声信号进行频谱分析,研究空泡噪声特征信号在频域的特征和规律,以便判别或预报这类空泡及其噪声特性。此次试验特别引入加速度计,测量了螺旋桨动力仪引起的机械振动信号,并得出其信号对水听器采集的水声信号影响较大,可采用噪声消除方法降低干扰。试验表明,噪声频率在高频时空化噪声比非空化噪声声功率级增加约20 dB。另外,详细介绍了噪声测量系统和测试方法,同时也采用高速摄像机对螺旋桨空泡进行了观测。     

船舶纯方位无源定位跟踪与数据关联研究

基于传感器的目标定位系统是海洋军事研究的重点领域,传感器部署越密集,采集信息反映目标信息越准确。海上复杂环境中,随着目标移动速度增加,多方位传感器数据会混入各类杂波,某些方位采集数据甚至会丢失,从而导致船舶接收到的数据关联度降低,最终降低目标定位精度。本文重点分析了复杂环境下船舶纯方位无源定位跟踪技术,针对采集信号中的噪声及非线性干扰因素,提出了一种基于多维特征值分解数据关联算法,最后进行仿真。     

基于结构增抗技术的高腹板环肋双层圆柱壳声振设计研究

针对水下航行体降低线谱的要求,基于结构增抗技术进行环肋双层圆柱壳结构设计.从提高舱段结构针对线谱频率的机械阻抗入手,引入圆柱壳的圆截面内运动假设,运用Donnell壳体理论推导了有限长环肋圆柱壳振动声辐射的径向模态总阻抗;分析了环肋径向模态机械阻抗的变化规律,提出了一种高腹板环肋双层壳结构;并对该新型结构进行了声振特性分析,与从强度角度出发的常规双层壳结构的声学性能进行了比较.结果表明,增大肋骨的径向机械阻抗可提高舱段总的模态机械阻抗;增加环肋的截面积和惯性矩可以增大环肋的径向机械阻抗;高腹板环肋双层壳具有提高舱段整体的模态机械阻抗,能显著降低低频噪声线谱的优点.     

基于小波包分解的功率谱方法在人字门启闭机减速器故障诊断中的应用

针对船闸人字闸门机械式启闭机减速器中滚动轴承振动的不平稳性及其故障信号中存在噪声和干扰的问题,提出了一种基于小波阈值算法的小波包分解与功率谱分析的故障诊断方法。该方法通过对故障信号进行小波分解且对其系数作阈值处理,并利用处理后的分解系数进行小波逆变换得到降噪后的信号,然后对降噪后的信号进行小波包分解,找到能量集中的节点,对其进行Hilbert包络解调并求其Hilbert包络线的功率谱,从而提取故障特征信息。应用实例表明:仿真信号与某船闸人字闸门机械式启闭机减速器故障诊断方法能降低信号噪声以及干扰,并能提取故障特征信息。     

水下加肋双层圆柱壳体的振—声传递路径分析

简要介绍了有限元声振耦合和结构振-声传递路径分析(TPA)的基本理论。基于CAE技术建立了TPA模型,通过ANSYS声振耦合的谐响应分析,获得水下双层圆柱壳体振动响应和声场中的声压响应,利用矩阵条件数曲线优选测点位置,并结合奇异值修正的方法改善频响函数矩阵病态问题,求得振源的耦合激励力和振—声频响函数。由自编TPA程序计算得到两个振源作用下目标点的合成噪声响应与ANSYS实际计算吻合很好。利用频谱贡献云图、矢量叠加图及数据对比的方式分析了传递路径对壳外目标点噪声的贡献,从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节。可见,基于CAE方法的水下双层圆柱壳体结构振-声TPA方法具有精度高、易操作、成本低等优点,对潜艇的优化设计、运行管理、针对性的维修均具有十分重要的意义。     

短时傅里叶变换在船舶欠定稀疏源信号盲分离中的应用

信号采集和信号处理对船舶等海上作业平台具有非常重要的意义,在船舶综合导航、通信和货物运输等方面有广泛应用。随着工业技术水平的提高,对于复杂噪声信号和稀疏源信号的处理得到了长足发展。本文基于短时傅里叶变换,系统分析船舶欠定稀疏源信号的盲分离过程,并对该欠定信号盲分离的优化算法进行研究。     

不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性研究

采用解析法研究了不同流场中双层圆柱壳层间声振传递特性。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,最后求解双壳体声—流体—结构耦合方程,计算结果用表面振动均方速度级、辐射声功率和辐射效率的形式表示。在数值分析部分,讨论了有限长双层圆柱壳壳间连接形式的变化、壳间及外部流场的变化对其声辐射性能的影响,得到结论是在中低频段,当内壳受激振动,通过外壳向外场辐射噪声时,其主要通道为连接内外壳壳体的实肋板,其次才是环形流场中的流体介质。     

基于声学无限元法的加筋圆柱壳声振特性研究

以无限长圆柱壳体为研究对象,基于声学无限元法利用数值计算方法对其结构外声场进行分析,对加筋圆柱壳的振动和远场水下噪声特性进行研究,讨论外壳厚度、内壳厚度、托板厚度、型材尺寸等结构参数对壳体表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响。结果表明:改变外壳厚度参数对其表面振动均方加速度级及远场辐射声压级影响最大。     

基于声全息法的水下复杂圆柱壳体远场辐射声场计算及试验验证

针对水下圆柱壳体结构,采用声全息技术建立了由近场声预报远场辐射噪声的方法.在波数域内对近场声与远场辐射噪声的关系展开分析,建立了结合近场声信息提高远场辐射噪声特征分析及评估精度的工程实用化方法.通过加肋圆柱壳的算例验证了方法的正确性,为方法的实际应用提供理论指导.结合模型试验的结果对方法进行了进一步的对比验证.     

壳体结构水下辐射噪声FEM/BEM计算

圆柱壳体结构水下辐射噪声计算对于水下航行器设计具有重要的意义。本文基于壳体结构与周围流体介质的耦合作用,建立壳体结构的FEM/BEM数学模型。在理论基础上,利用有限元软件MSC.Nastran建立壳体结构有限元模型并进行修正,并利用声学计算软件LMS Virtual.Lab Acoustic进行辐射噪声计算。本文的方法为预测水下结构辐射噪声提供了一个典型的实例。     

基于舰船噪声小波包重构子带权重系数的确定方法

文章采用了一种基于小波包分解与能量特征提取的时频域综合分析方法。使用小波包来对舰船噪声进行分解,求取小波包子带系数能量百分比构建子带能量的特征向量,以此作为权重系数,对分解的舰船噪声的各个子带进行加权重构,并将重构信号与原始信号进行时频域比较分析。通过对大量的舰船的实录噪声进行分解重构实验表明,使用此方法重构后的噪声较原始信号特征更为明显,有更强的类别可分性。