监测与控制声特征信号的传感器和作动器网络

在新潜艇发展过程中，降低潜艇的可探测性是需着重考虑的一个因素。当潜艇下潜时。主要由以下几个方面的原因而被探测到：无线电发射（雷达、无线电）、雷达信号及声信号。声特征信号明显是最重要的方面，因此，安静性是潜艇设计的一个主要研究方向。推进装置和辅机的设计及运转工况在很大程度上决定了潜艇的声特征。为了监测潜艇辐射噪声和机械设备的状态，并对噪声与振动进行主动控制，美国海军开发了许多自噪声监测系统和控制系统。商用高速网络技术的发展，如ATM-SONET和光纤信道（Fibre Channel）技术促进了可监测舰艇辐射噪声和机械设备状态，并对噪声与振动进行主动控制的高速传感器和作动器网络的研制。与以前的舰艇监测系统相比，这些新的商用网络结构较简单，花费也不多，而性能更好。本文讨论了采用ATM-SONET网络的全舰监测1024信道传感器网络的设计，也讨论了采用光纤信道网络进行噪声与振动主动控制的256信道传感器和作动器网络的设计。     

潜艇自噪声监测系统

法国海军造船局开发了一套新型潜艇自噪声监测系统，其特点是具备从大量传感器中处理数据的能力，并且能计算出整个潜艇的辐射噪声级。计算结果是利用沿船体合理分布的传感器和测量辅机设备自噪声的传感器获得的。描述了该系统的组成，性能及其带给潜艇指挥官的诸多优点，最后还介绍了辐射噪声的计算方法。     

港口自动化起重机传动机构在线监测系统

为了实时掌握港口自动化起重机的健康状态,保障自动化起重机生产和安全,开发了一种传动机构在线监测系统。该系统通过安装在相对应的传动机构上的传感器进行检测和数据采集,由智能监测站进行数据上传至在线监测平台,在线监测平台对上传数据进行实时分析诊断,并通过界面展示诊断结果。应用情况表明,该系统能有效预防重大故障发生,并为港口维护人员提拱自动化起重机维护保养数据信息和故障检修方案。     

Labview在船用振动噪声故障监测系统中的应用研究

基于虚拟仪器研发1套通过分布式测量方法实现对船舶各主要运行设备的振动噪声水平进行实时监测的系统。通过数据分析对设备的运行状态进行评估,当运行异常时,系统发出预警和报警,系统采集的大量历史数据也可为设备故障的预判、排除及后续船型的设计和改进提供有力支持。     

利用振动噪声信号诊断柴油机故障研究的现状与发展

简述了利用扭转振动、噪声、缸盖系统振动、机身及侧面振动等振动噪声信号监测柴油机状态和诊断柴油机故障的原理和方法,介绍了国内外这方面研究的现状;归纳了利用振动噪声信号诊断柴油机几种典型故障的研究发展方向,以及故障诊断中采用不同方法的优缺点;最后总结了近年来柴油机故障诊断的几种较新的发展趋势.     

基于双基地模型的鱼雷自噪声仿真预报

鱼雷自噪声直接影响了自导系统的有效探测距离和定向精度,而在水下航行时螺旋桨辐射噪声是其自噪声的主要声源。本文针对螺旋桨噪声在海洋中经散射产生的自噪声,提出了一种基于声散射模型的理论研究方法,推导自噪声平均强度。仿真分析体积、海面散射及鱼雷散射自噪声强度随螺旋桨噪声形成的辐射噪声、声吸收系数、散射系数、航深等参数的变化关系。考虑雷长,分析其影响,建立精确的理论模型。仿真结果表明,变化规律与客观事实和经验数据吻合,表明了该模型的正确性和有效性,为鱼雷自噪声预报提供了新的途径。     

多传感器融合下船舶机电系统多发故障信号监测

为了提高船舶维护效率,提出一种多传感器融合下船舶机电系统多发故障信号监测方法。根据故障状态下的信号频率,使用小波变换法提取故障信号特征参数作为蚁群算法优化BP神经网络输入,实现多发故障诊断,并通过DS证据理论完成多传感器数据融合,得出故障诊断结果。实验结果表明,该方法可通过多传感器融合判断出船舶机电系统故障类型,即使一种传感器出现故障也不影响诊断效果,诊断船舶机电系统多发故障平均准确率高达97.02%,能够实现较为精准的船舶机电系统多发故障监测。     

从潜艇水下噪声频谱中分离出螺旋浆噪声的研究

本文依据收集的资料，分析了潜艇噪声源及其特性；从声频特征信号分析出发，综合出从测获潜艇水下辐射噪声和自噪声中分离出螺旋桨噪声（旋转声、涡流声、空化噪声、唱音）的方法，可供从事螺旋桨噪声控制的研究人员参考。     

船艇动力设备远程监测与报警系统的设计

针对国内传统仪器监测信号和现场监测在功能和显示方面的不足,采用VB可视化建模、数据库、传感器、无线网络通信等技术,设计开发了船艇动力设备远程监测与报警系统。该系统采用模块化的设计方法,分别进行硬件和软件设计,主要对船艇的主推进机组和柴油发电机机组的运行状态进行综合监测与报警。试验结果表明,该系统不仅可以满足对船艇动力设备的实时监测与报警的要求,而且为后续故障预测与诊断提供了充分的数据信息,具有实际应用价值。     

船舶强噪声电子电力设备微弱故障信号获取系统

故障信号获取在船舶电子电力设备故障检测中具有重要作用,获取的故障信号质量越高,检测结果越好。为此,针对传统故障信号获取系统在面对强噪声干扰下,采集到的信号质量较差的问题,研究一种强噪声下船舶电子电力设备微弱故障信号获取系统。该系统在软件程序指导下,利用传感设备、通信设备以及DSP实现信号采集、处理、传输、分析、显示等功能。经测试,面对强噪声干扰,本系统采集到电子电力设备微弱故障信号信噪比要大于传统系统,由此说明本系统获取的信号质量更高,更有利于设备故障检测。     

船舶动力机械设备噪声数据远程监测方法

船舶动力设备作为船舶动力发生核心单元,其设备运行的稳定尤为重要。其中,动力设备运行过程中的噪声数据,可直接作为监测判定船舶动力设备故障与否的重要信息源。在对噪声源监测过程中发现,传统的动力设备噪声监测方法,对噪声数据源单频信号通道支持计算缺乏逻辑支撑,导致数据分析无法接入网络,完成远端的监测执行,不利于噪声数据的远端综合分析与大数据化的指挥调度。为此,提出船舶动力机械设备噪声数据远程监测方法。1)通过对现有噪声数据监测算法的数学建模,得到单频通道下的噪声信号频谱特征规律;2)根据单频噪声信道频谱规律计算得出单频信道的逻辑函数;3)引入EEDM单频噪声信道特征逻辑算法,对噪声单频信道逻辑进行优化计算,实现对远程执行协议逻辑的支持,完成动力设备噪声数据的远程检测;4)通过仿真实验证明提出方法的有效性。     

船用柴油机气阀漏气声发射监测系统研制

介绍了适用于工程应用的柴油机气阀漏气声发射便携式监测系统。其中,声发射传感器通过手持式安装座便携式放置在柴油机缸盖,以STM32F103VC微处理器为核心的便携式信号采集控制器远距离控制NI FPGA数据采集卡的高速数据采集,Lab VIEW平台下开发的声发射信号分析软件对采集的信号进行预处理后,经过滤波、信号区间提取和EMD信号分析处理,提取气阀漏气特征参数,监测柴油机气阀状态。经某中速机的试验验证,系统能适用于船舶现场工程环境。     

神经网络算法在舰船声呐设备自噪声预报的应用

舰船声呐设备利用声波在水下的传播特性,将采集的声音信号转换为电信号,从而确定水下目标的位置信息、速度信息和形态信息等,是舰船上重要的水声学探测装置。在舰船声呐的正常工作中,噪声信号会对声呐的探测和目标定位精度产生不利影响,常见的噪声源包括舰船螺旋桨噪声、舰船机械噪声、声呐设备自噪声等。本文主要研究舰船声呐设备的自噪声频段分布和形成原理,利用神经网络算法对声呐设备自噪声预报技术进行研究,该研究对改善舰船声呐设备的探测水平、提高声呐采集信号的信噪比、降低声呐设备自噪声等有重要意义。     

水下潜器首部声基阵区流噪声研究方法

水下潜器在航行过程中,主要使用声呐来探测敌方舰艇以及自身位置。主声呐一般安放在潜艇首部位置,可分为主动声呐与被动声呐。在探测目标时,噪声是2种声呐系统都必须克服的干扰因素。针对自噪声中的流噪声,首先使用LES模型对水下潜器的外流场进行仿真计算。在获得流场中的脉动压力分布后,将其导入基于Lighthill声类比理论的声学软件ACTRAN中进行声场仿真计算,实现了对水下潜器首部声基阵区流噪声的数值预报。研究了航速、共形阵的安装位置和基阵单元安装面形状对声基阵区流噪声传播的影响。结果表明:航速越大,流噪声越大;增大声呐安装面与导流罩的距离以及使用较光滑的安装面,可以减小声基阵区流噪声的大小。     

水下潜器首部声基阵区流噪声研究方法

水下潜器在航行过程中,主要使用声呐来探测敌方舰艇以及自身位置.主声呐一般安放在潜艇首部位置,可分为主动声呐与被动声呐.在探测目标时,噪声是2种声呐系统都必须克服的干扰因素.针对自噪声中的流噪声,首先使用LES模型对水下潜器的外流场进行仿真计算.在获得流场中的脉动压力分布后,将其导入基于Lighthill声类比理论的声学软件ACTRAN中进行声场仿真计算,实现了对水下潜器首部声基阵区流噪声的数值预报.研究了航速、共形阵的安装位置和基阵单元安装面形状对声基阵区流噪声传播的影响.结果表明:航速越大,流噪声越大;增大声呐安装面与导流罩的距离以及使用较光滑的安装面,可以减小声基阵区流噪声的大小.     

海面多源噪声的高阶循环频谱分析研究

海面噪声对于船舶探测、水声系统以及水下装置都具有非常重要的应用价值。本文主要对多源噪声的特征进行分析,并给出一种基于高阶循环谱的海面多源噪声特征分析方法。利用循环平稳信号模拟海面噪声,能够有效记录噪声周期中各状态的经历,使其更加逼近真实情况。     

基于DASP的船舶舱内噪声信号测量系统研究

研究了基于DASP软件系统的船舶舱内噪声信号采集系统,且系统在海上航行船舶舱内准确地测试了舱内噪声信号,很好地监测了室内噪声环境。海上试验结果表明该系统具有较好的可靠性和可操作性,测试数据说明船舶舱内噪声信号具有较好的频谱特性,十分便于舱内噪声的监测和研究。     

海上平台起重机状态监测系统设计

综合考虑法律法规对特种设备安全性的强制要求及现有海上平台起重机安全监测系统技术落后的现状,利用各种现场传感器采集起重机重要状态参数,通过无线局域网络、海油局域网络以及INTERNET网络将现场终端采集的数据传输到数据处理器,组成大系统,与起重机原有安全监控相比较,新的状态监测系统增加了液压系统、电气系统状态监测功能,并通过采集的数据建立正常状态模型、异常状态模型、故障列表、故障处理建议列表等各类有效报表,利用上述有效数据可指导起重机操作、保养、维修、评估等工作。     

水下目标的激光声探测技术

高能脉冲激光聚焦于液体中,光击穿会伴随着光、声和空泡脉动等现象,其中击穿时等离子体膨胀产生的声和随后的空泡脉动产生的声统称为激光声。对产生的激光声信号进行分析,论证激光声信号应用于水下探测的可行性。设计激光声产生和测量分析系统,计算激光声信号的波束指向性、距离分辨力、噪声背景下和混响背景下的探测距离。结果表明,激光声声源在距离分辨力和声源级两方面满足对水下目标探测的要求。从理论推导和计算上初步证明了激光声信号可以应用于水下探测领域。     

船体噪声多传感器实时数据采集系统实时性研究

和较简单的实时数据采集系统不同,船体由于布置了大量的传感器,所以,船体噪声实时数据采集系统的实时数据量非常庞大.如何解决在大量数据接收情况下,增强系统处理数据的实时性和系统资源的利用率是研究的一个关键问题.通过C语言编写的测试程序计算处理数据线程的运行时间,得出设置间隔时间采集的时间段,有效地解决了数据实时性问题.并通过分析计算得出ExtremeDB内存数据库需开设缓存的大小,解决了在系统资源紧张、硬件设施一定条件下系统资源冲突问题.通过测试数据的精度和资源的利用率证明方法的可行性.具有一定的借鉴和指导意义.