基于EMD和4阶累积量的船舶轴频电场线谱提取

为实现海洋环境电场背景中微弱的船舶轴频电场信号的有效检测,提出一种结合经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和4阶累积量对角切片功率谱的方法。首先,利用EMD方法的自适应滤波特性将信号进行分解,得到本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF),按照K-L散度准则进行有效IMF的筛选;然后利用高阶累积量抑制高斯色噪声的性质,计算各有效IMF分量4阶累积量对角切片的功率谱,并进行多子带中的线谱提取。海上实测数据的处理结果表明,该方法能够实现-15d B下的线谱提取,具有一定的实用价值。     

基于EMD与三阶累积量的水声瞬态信号检测

提出了基于经验模态分解(EMD)与三阶累积量的水声瞬态信号检测方法.首先根据EMD方法的滤波器特性将待检信号在频域内分成一系列的本征模态函数(IMF)分量,并根据能量法选择信号占主导地位的IMF;然后运用高阶累积量抑制高斯信号的特性,计算IMF分量三阶累积量对角切片的短时估计,并构造检测函数,对检测函数时行包络检波,作为检测标准;最后用仿真数据对该方法进行了验证,结果表明能在较低信噪比下检测出目标信号的出现时刻和大致频率,具有一定的工程应用价值.     

基于EMD柴油机气阀声发射诊断技术试验研究

以4120SG柴油机为研究对象,通过故障模拟试验测试了柴油机在气阀正常状态、气阀漏气状态下的缸盖声发射信号,对燃烧段声发射信号进行经验模态分解(Experience Mode Decomposition,EMD),计算了各个本征模分量(Intrinsic Mode Function,IMF)的能量分布及EMD能量熵。研究表明声发射信号能量主要集中在前3个IMF分量内,随着气阀漏气故障严重程度的增加,代表最高频IMF1分量能量相对增加,而能量熵H减少。通过自定义特征参数,提高了声发射应用于柴油机气阀漏气诊断方法的灵敏度。     

基于四阶累量对角切片谱的线谱估计方法

研究了一种基于信号四阶累量对角切片谱的时频分布图的水中目标辐射噪声的线谱估计方法。分析了四阶累量对角切片谱具有的性质,即抑制高斯噪声和对称分布噪声;与功率谱具有相似的谱结构。介绍了Lofar处理的特点和Lofar谱图的计算步骤。结合Lo-far谱图和四阶累量对角切片谱的各自特点,提出了四阶累量对角切片谱图的处理方法。再利用图形学中的Radon变换,将谱图中的直线转换成Radon域中的峰值。得到峰值坐标后,可以计算谱图中的线谱频率等参数。仿真实例表明,该方法效果明显。     

基于时频分布图像的柴油机故障诊断

为研究柴油机故障诊断中图像分析法存在的问题,提出了一种基于时频分布图像分析的柴油机故障诊断方法.采集缸盖表面振动信号进行经验模态(Empirical Mode Decomposition,EMD)分解,得到各阶内禀模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),由前2阶IMF重构振动信号,并经Hib...     

基于EMD-1(1/2)维谱的舰船辐射噪声调制特征提取

舰船辐射噪声的调制信息中包含了大量有关舰船特征的信息,作为被声呐识别和判断的依据,由此判别目标的类型和速度。传统的DEMON(Detection of Envelope Modulation On Noise)谱分析时,大多采用功率谱分析,在提取调制谱时,效果不太理想,存在对噪声抑制能力差、提取后的谐波特征不明显等缺点。论文提出了一种基于EMD分解和1(1/2)维谱分析的提取方法,首先对目标辐射噪声信号进行EMD(Empirical Mode Decomposition)分解得到原始信号的若干个固有模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF),其次对这些IMF分量进行解调,然后对其中某几个分量作1(1/2)谱分析得到舰船轴频的基频及谐波信息。仿真和对实测数据分析的结果表明,该方法可以有效提取噪声的特征信息,具有良好的应用前景。     

发动机轴承故障诊断方法的研究

针对EMD（Empirical Mode Decomposition）方法中存在的端点效应和IMF（Intrinsic Mode Function）虚假分量过多的问题,提出了基于互相关的EMD方法。首先,对非平稳性信号进行互相关延拓消除端点效应;其次,对消除端点效应的信号进行EMD分解,并将分解后的IMF与原信号作互相关,保留与原信号最相关的IMF;最后,作出信号的Hilbert边际谱,识别信号的频域特征。仿真结果表明该方法能够有效地克服端点效应,分离出真实IMF。将其应用于船舶发动机滚动轴承故障诊断中,能有效地识别出故障特征。     

结合EMD和功率谱熵的船舶轴频电场线谱提取

为实现强海洋背景噪声中的微弱船舶轴频电场信号检测,提出了一种结合经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和窄带子区间功率谱熵的线谱提取新算法.首先,利用EMD方法从含噪信号中分解出一组有效固有模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMFs),对各有效IMF的功率谱进行子区间划分;其次,定义并计算各子区间的能量峰值熵比(Energy Peak Entropy Ratio,EPER)特征;最后,通过对轴频信号和环境噪声物理特征差异的分析,结合K-均值聚类方法进行特征量的筛选,实现线谱提取.海上实测数据的处理结果表明,相比于直接的功率谱分析,算法的线谱可提取下限降低了6.7 dB.     

结合EMD和功率谱熵的船舶轴频电场线谱提取

为实现强海洋背景噪声中的微弱船舶轴频电场信号检测,提出了一种结合经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和窄带子区间功率谱熵的线谱提取新算法。首先,利用EMD方法从含噪信号中分解出一组有效固有模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMFs),对各有效IMF的功率谱进行子区间划分;其次,定义并计算各子区间的能量峰值熵比(Energy Peak Entropy Ratio,EPER)特征;最后,通过对轴频信号和环境噪声物理特征差异的分析,结合K-均值聚类方法进行特征量的筛选,实现线谱提取。海上实测数据的处理结果表明,相比于直接的功率谱分析,算法的线谱可提取下限降低了6.7 d B。     

基于信噪峭度比的水下目标动态谱增强算法研究

根据非高斯噪声环境中水下运动目标辐射线谱信号的四阶累积量对角切片特征,定义了信噪峭度比的概念,导出了其理论计算公式.理论分析表明,在一定条件下,信噪峭度比总是大于用自相关函数定义的信噪比,提出了基于信噪峭度比分析法的水下运动目标辐射线谱信号的四阶累积量对角切片谱特征增强新算法.用水下某目标辐射线谱的实测数据,对该算法的性能进行了仿真研究.结果表明,该算法具有良好的抑制非高斯噪声能力,且不必对噪声分布作高斯性假设.因此,该算法具有重要的工程应用价值.     

有自由液面的陷落式圆腔流噪声实验研究

采用基于经验模态分解(EMD)的本征模态函数(IMF)分析法和对比实验法研究了有自由液面的陷落式圆腔的流噪声,实验流速为0.4m/s~2.0m/s,间隔0.2m/s。实验发现当流速为0.4m/s~0.6m/s时,腔内液体有明显的振荡现象,其表现形式为液体沿腔内深度方向的大幅上下运动,称为“活塞(Piston)”现象。当流速大于等于0.8m/s时,腔内无振荡现象出现。通过对背景噪声和腔流噪声的本征模态函数作对比分析,得到了腔内流噪声的特性。     

利用仰角信息降低直升机声目标检测虚警率

对直升机声目标的检测是低空管制的一项重要内容。利用谐波特征识别直升机声信号往往受到地面噪声的影响,系统的虚警率高。不同的声源目标有着不同的空间位置,依据这一特性,文中提出一种利用仰角信息和谐波特征综合判断的方法来检测直升机声目标。实验的对比结果表明了该方法的有效性和可行性,系统的虚警率从18.29%降到了4.88%。最后在LabVIEW环境下,设计出声探测技术实验平台用于直升机声目标的检测,实现了软件和硬件的结合。平台的界面友好,操作简单,实用性较好。     

基于经验模态分解的大型轮船锚机齿轮箱故障诊断

经验模态分解法(EMD)是一种针对信号变化的自适应处理方法。针对某大型轮船锚机齿轮箱,首先通过测量不同转速和位置的振动信号预估故障源;其次对采集出的原始故障信号进行处理,提取故障特征,即通过EMD将原始信号分解为若干个IMF分量,不同的IMF分量包含不同频段所对应的能量,然后再对IMF分量进行包络分析和谱分析,最终便可确定故障源,并对其进行修复。通过测试比较,验证了EMD理论方法的正确性和有效性。     

基于EMD的柴油机失火故障诊断

提出了一种基于经验模式分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）和自回归（Auto Regression，AR）模型的柴油机失火故障诊断方法．对3110型柴油机断油故障及正常情况下的缸盖振动信号进行了测试分析，采用经验模式分解EMD方法对振动信号进行分解，得到固有模态函数（Intrinsic Mode Function，IMF），对每一个IMF分量分别建立AR模型，以模型的自回归参数和残差的方差作为特征向量，用支持向量机（Support Vector Machines，SVM）进行分类，判断柴油机的工作状态和故障类型．实验结果分析表明，该方法即使在小样本情况下也能准确有效地诊断柴油机失火故障，能实现故障的实时自动化诊断．     

以舱段模型代替整艇模型进行噪声估算的可行性探讨

采用结构有限元耦合流体边界元的附加质量附加阻尼算法,对SUBOFF潜艇模型的一个舱段在考虑不同声反射边界条件下的水下辐射噪声进行了数值计算,并讨论了以舱段模型代替整艇模型进行噪声估算的可行性。分析结果表明,不同声反射边界条件下辐射噪声的指向性比较一致,但不同边界条件下辐射噪声的最大声压级误差较大,声反射边界条件对舱段模型辐射噪声的影响不可以简单忽略,为对不同潜艇结构进行噪声估算提供了参考。     

A new time-frequency analysis method based on single mode function decomposition for offshore wind turbines

The Hilbert-Huang transform (HHT) has been widely applied and recognised as a powerful time-frequency analysis method for nonlinear and non-stationary signals in numerous engineering fields. One of its major challenges is that the HHT is frequently subject to mode mixing in the processing of practical signals such as those of offshore wind turbines, as the frequencies of offshore wind turbines are typically close and contaminated by noise. To address this issue, this paper proposes a new time-frequency analysis method based on single mode function (SMF) decomposition to overcome the mode mixing problem in the structural health monitoring (SHM) of offshore wind turbines. In this approach, the structural vibration signal is first decomposed into a set of window components using complex exponential decomposition. A state-space model is introduced in the signal decomposition to improve the numerical stability of the decomposition, and then a novel window-alignment strategy, named energy gridding, is proposed and the signals are constructed in the corresponding gridding. Furthermore, energy recollection is implemented in each gridding, and the reassembling of these components yields an SMF that is comparable to the intrinsic mode function (IMF) of the HHT, but with a significant improvement in terms of mode mixing. Four case studies are conducted to evaluate the performance of the proposed method. The first case attempts to detect three different frequencies in a simulated time-invariant signal. The second case attempts to test a synthesised signal with segmental time-varying frequencies (each segment contains three different frequencies components). The analysis results in these two cases indicate that mode mixing can be reduced by the proposed method. Furthermore, a synthesised signal with slowly varying frequencies is used. These analysis results demonstrate the effective suppression of non-relevant frequency components using SMF decomposition. In the third case, the experimental data from vortex-induced vibration (VIV) experiments sponsored by the Norwegian Deepwater Programme (NDP) are used to evaluate the proposed SMF decomposition for vibration mode identification. In the final case, field data acquired from an offshore wind turbine foundation and offshore wind turbine are analysed. The mode identification results obtained using SMF decomposition are compared with those produced by the HHT. The comparison demonstrates superior performance of the proposed method in identifying the vibration modes of the VIV experimental and field data.     

“浪龙”波浪观测数据中潮位影响的消除方法

"浪龙"是采用声学表面跟踪技术(AST)进行波浪观测的声学多普勒剖面流速仪,作业水深可达50 m,其采集的波高数据以各个时刻的绝对水深值表达,因此波高数据中包含了潮位的影响。文章采用线性拟合法消除了潮位对波高的影响,得到了真实的波高过程,并进一步采用自相关函数和傅里叶变换得到了波列的频谱,通过与Storm软件计算结果的比较,验证了该方法的正确性。     

舰载直升机旋翼后向雷达散射截面分析

通过准静态法,建立计算模型,利用物理光学法和物理绕射理论,计算旋转螺旋桨在不同入射角下的后向RCS值,分析旋转螺旋桨的后向雷达散射截面与叶片扭角和叶片数量的关系。认为调整螺旋桨叶片扭角能改变RCS最大值出现方向;增减叶片可改变螺旋桨RCS变化周期,但不会改变RCS最大值。该研究结论对含螺旋桨飞行器的隐身设计具有一定的参考价值。     

便携式水下声信标探测定位设备技术设计与实现

针对声基阵水下搜寻定位系统需要使用大型船只及直升机等大型操作平台的缺点,介绍了一种简单、便携、高效的水下声信标探测定位设备的设计与实现方法.利用指向性水听器及混频方法,将需要探测和定位的水下声信标信号通过音频形式输出,充分利用指向性水听器较普通水听器空间增益高以及人耳对信号识别能力强的特点,提高了复杂海况条件下对弱信号的检测能力.阐述了设备的组成、工作原理以及设备主要单元的设计方法,给出了设备样机在海上试验的结果,并对其适用的场合进行了说明.