本文選題：振動(dòng) + 聲輻射��； 參考：《哈爾濱工程大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：振動(dòng)噪聲是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷中常用的重要參數(shù)。振動(dòng)噪聲是設(shè)備內(nèi)部激勵(lì)源與聲振傳遞路徑共同作用的結(jié)果,不同安裝條件下同一設(shè)備同一工況下的振動(dòng)噪聲響應(yīng)不同,這給設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷特征分析和閾值判定帶來(lái)了困難。本文擬剝離振動(dòng)噪聲傳遞途徑的影響,重構(gòu)激勵(lì)源,從激勵(lì)源特征來(lái)判定設(shè)備狀態(tài),為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷及振動(dòng)噪聲控制提供新的方法與手段。激勵(lì)的頻域識(shí)別法一般要求系統(tǒng)是線性的,且難以有效辨別激勵(lì)是隨機(jī)還是脈沖形式。本文提出了基于逆系統(tǒng)的激勵(lì)源識(shí)別的時(shí)域方法,該方法采用橫向?yàn)V波器模擬逆系統(tǒng),通過(guò)自適應(yīng)算法調(diào)整濾波器的權(quán)向量,數(shù)值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法不僅可以識(shí)別諧頻激勵(lì)源,還可以重構(gòu)隨機(jī)激勵(lì)源和脈沖激勵(lì)源。該識(shí)別方法原理簡(jiǎn)單,不需要對(duì)系統(tǒng)特性矩陣進(jìn)行求逆運(yùn)算,避免了病態(tài)矩陣問(wèn)題。該識(shí)別方法還不依賴于系統(tǒng)狀態(tài)空間模型,即使當(dāng)缺少系統(tǒng)先驗(yàn)知識(shí)時(shí),該方法較現(xiàn)有逆系統(tǒng)方法具有較大優(yōu)勢(shì)。針對(duì)工程中不適宜安裝接觸式振動(dòng)傳感器的工況,本文提出了采用空氣聲信號(hào)重構(gòu)激勵(lì)源的方法。該方法以輻射聲壓作為拾取信號(hào),采用近場(chǎng)聲全息技術(shù)重構(gòu)彈性結(jié)構(gòu)表面的法向振速,進(jìn)而根據(jù)重構(gòu)振速求解作用于彈性結(jié)構(gòu)的激勵(lì)。對(duì)自由聲場(chǎng)中的薄板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了可行性探索,推導(dǎo)了基于近場(chǎng)聲全息技術(shù)的激勵(lì)重構(gòu)理論,分析了重構(gòu)激勵(lì)的唯一性,并分別從解析及數(shù)值方面對(duì)作用于薄板的面力、線力、點(diǎn)力以及組合力進(jìn)行了重構(gòu)。本文研究了全息孔徑大小、傳聲器間距、全息面距離和結(jié)構(gòu)模態(tài)階數(shù)等參數(shù)對(duì)激勵(lì)重構(gòu)精度的影響。數(shù)值結(jié)果表明:低頻時(shí),增大全息孔徑、減小全息面距離均能有效提高重構(gòu)精度;高頻時(shí),全息孔徑大小、全息面距離對(duì)重構(gòu)精度無(wú)影響;減小傳聲器間距能有效提高重構(gòu)精度;重構(gòu)采用的結(jié)構(gòu)模態(tài)階數(shù)越多,則重構(gòu)精度也相應(yīng)提高。針對(duì)拾取聲信號(hào)中的隨機(jī)干擾,本文采用了一種基于廣義交叉驗(yàn)證準(zhǔn)則的改進(jìn)Tikhonov正則重構(gòu)激勵(lì)方法,結(jié)果表明,該方法能提高激勵(lì)源重構(gòu)精度。最后,本文研究了激勵(lì)源、結(jié)構(gòu)振動(dòng)以及聲輻射三者之間的相互關(guān)系,闡明了結(jié)構(gòu)自身動(dòng)力學(xué)特征及輻射效率也是影響采用聲重構(gòu)激勵(lì)精度的重要因素。
[Abstract]:Vibration noise is an important parameter commonly used in equipment condition monitoring and fault diagnosis. The vibration noise is the result of the interaction of the internal excitation source and the acoustic and vibration transfer path of the equipment. The vibration and noise response of the same equipment under the same working condition is different under different installation conditions. This makes it difficult to analyze the characteristics of equipment condition monitoring and fault diagnosis and to determine the threshold value. This paper intends to peel off the influence of vibration and noise transmission path, reconstruct the excitation source, judge the equipment state from the characteristics of the excitation source, and provide a new method and means for equipment state monitoring, fault diagnosis and vibration and noise control. The frequency-domain identification method of excitation generally requires the system to be linear, and it is difficult to distinguish whether the excitation is random or impulsive. In this paper, a time-domain method of excitation source identification based on inverse system is proposed. In this method, the transversal filter is used to simulate the inverse system, and the weight vector of the filter is adjusted by adaptive algorithm. The numerical and experimental results show that, This method can not only identify harmonic excitation sources, but also reconstruct random excitation sources and impulse excitation sources. The method is simple in principle and does not need inverse operation to the characteristic matrix of the system, thus avoiding the ill-conditioned matrix problem. The recognition method does not depend on the system state space model, even when the prior knowledge of the system is lacking, the method has a great advantage over the existing inverse system method. In view of the unsuitable condition of installing contact vibration sensor in engineering, this paper presents a method of reconstructing excitation source by using air acoustic signal. In this method, the acoustic pressure is used as the pickup signal, and the normal velocity of the elastic structure surface is reconstructed by using the near-field acoustic holography technique, and then the excitation of the elastic structure is solved according to the reconstruction velocity. The feasibility of thin plate structure in free sound field is explored. The theory of excitation reconstruction based on near-field acoustic holography is deduced, and the uniqueness of reconstruction excitation is analyzed. The surface force and line force acting on thin plate are analytically and numerically analyzed. The point force and the combined force are reconstructed. In this paper, the effects of holographic aperture size, microphone spacing, holographic plane distance and structural modal order on the precision of excitation reconstruction are studied. The numerical results show that the reconstruction accuracy can be improved effectively by increasing holographic aperture and decreasing holographic plane distance at low frequency, while at high frequency, holographic aperture size and holographic plane distance have no effect on reconstruction accuracy. Reducing the distance between microphones can effectively improve the reconstruction accuracy, and the more the structural modal order is used, the higher the reconstruction accuracy will be. In this paper, an improved Tikhonov canonical reconstruction excitation method based on generalized cross validation criterion is proposed for random interference in pick-up acoustic signals. The results show that this method can improve the reconstruction accuracy of excitation sources. Finally, the relationship among excitation source, structural vibration and acoustic radiation is studied. The dynamic characteristics of the structure and the radiation efficiency are also important factors affecting the excitation accuracy of acoustic reconstruction.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB535

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本文編號(hào)：1821864