發(fā)布時間：2020-10-09 05:59

　　 旋轉(zhuǎn)機械是坦克等武器裝備系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一,其振動狀態(tài)監(jiān)測對于提高武器裝備的可靠性與安全性、促進視情維修技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的意義。大型旋轉(zhuǎn)機械振動監(jiān)測向綜合、高速、連續(xù)和網(wǎng)絡(luò)化趨勢發(fā)展。海量監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸與同步存儲已成為亟待解決的成本與技術(shù)瓶頸問題,解決這些難題的一個有效途徑是進行旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮。本文以某型裝甲車輛載荷譜測試和發(fā)動機全面鑒定試驗為背景,立足于測試數(shù)據(jù)壓縮這一儀器科學(xué)與技術(shù)的學(xué)科前沿和新的生長點,從標準化和多學(xué)科深層次交叉融合的角度出發(fā),旨在將業(yè)已成熟的標準語音編碼技術(shù)應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮領(lǐng)域。圍繞基于語音編碼的旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)實現(xiàn)展開研究。主要內(nèi)容包括以下幾個部分: 1.根據(jù)旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測與振動數(shù)據(jù)壓縮試驗的需求,基于振動信號本質(zhì)特征,建立了涵蓋基頻振動、諧波振動、擬周期振動、沖擊振動、調(diào)制型振動乃至混沌振動等典型狀態(tài)的廣義歸一化旋轉(zhuǎn)機械振動信號模型。 2.在繼承和發(fā)展語音、圖像及其它領(lǐng)域數(shù)據(jù)壓縮評價方法的基礎(chǔ)上,建立了一套較為完備的綜合衡量旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮與重構(gòu)性能的評價方法。主要包括時頻域主觀視覺驗證、壓縮效率、算法復(fù)雜度、時延特性和時頻域重構(gòu)信號質(zhì)量等主客觀數(shù)字評價指標,以及基于主客觀數(shù)字評價指標線性加權(quán)最優(yōu)的多目標優(yōu)化綜合評價原則。 3.針對語音編碼與旋轉(zhuǎn)機械振動信號處理的關(guān)鍵技術(shù),從信源產(chǎn)生機理、經(jīng)典數(shù)學(xué)模型、基本處理單元、信息冗余消除以及工程應(yīng)用等不同層面進行廣泛的類比分析,定性討論了語音編碼技術(shù)在旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮中的適用性�；趶V義歸一化振動信號模型和綜合評價方法,應(yīng)用ADPCM波形編碼、G.729A參數(shù)編碼、MP3感知編碼和EZW變換編碼四種代表性語音編碼算法進行振動數(shù)據(jù)壓縮與重構(gòu)仿真試驗。從定性和定量的角度,仿真驗證了經(jīng)典語音編碼算法在旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮中應(yīng)用的可行性和有效性。 4.在試驗對比分析的基礎(chǔ)上,從壓縮效率、重構(gòu)信號質(zhì)量、算法復(fù)雜度及適用性等方面,討論了四種經(jīng)典語音編碼算法在旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮中的綜合性能及其優(yōu)化思路。為進一步提高壓縮效率,提出了基于數(shù)據(jù)稀化和語音編碼的旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)聯(lián)合壓縮算法。 5.從服務(wù)于旋轉(zhuǎn)機械綜合、高速、連續(xù)和網(wǎng)絡(luò)化振動測試的角度,借鑒GPIB、VXI、PXI和LXI系統(tǒng)規(guī)范,基于多DSP并行處理、嵌入式PC104和MC3一體化等數(shù)字化測試技術(shù),自主研制和設(shè)計了高性價比的Ⅰ型類GPIB、Ⅱ型和Ⅲ型類VXI/PXI以及基于LXI的IV型旋轉(zhuǎn)機械綜合振動測試與實時壓縮處理系統(tǒng),為基于語音編碼的旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)研究提供了實驗平臺。 6.以多功能軸承-轉(zhuǎn)子實驗臺為對象構(gòu)建旋轉(zhuǎn)機械振動測試與數(shù)據(jù)壓縮實驗系統(tǒng)。對論文提出的基于語音編碼的旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮算法進行了實驗研究。進一步驗證了基于語音編碼的振動數(shù)據(jù)壓縮方法的可行性和有效性。
【學(xué)位單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：TH165.3
【文章目錄】：
主要縮略詞和符號說明
表目錄
圖目錄
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及問題提出
        1.1.1 裝甲車輛載荷譜測試與發(fā)動機鑒定試驗的現(xiàn)實需求
        1.1.2 黑匣子技術(shù)發(fā)展的突破口
        1.1.3 問題提出與論文選題
    1.2 旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 語音編碼在旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮中應(yīng)用的工程啟示和研究價值
        1.3.1 工程應(yīng)用啟示
        1.3.2 研究價值和意義
    1.4 語音編碼技術(shù)綜述
        1.4.1 波形編碼
        1.4.2 參數(shù)編碼
        1.4.3 感知編碼
        1.4.4 變換編碼
    1.5 基于語音編碼的旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮關(guān)鍵技術(shù)分析
    1.6 本文的主要研究工作及內(nèi)容安排
第二章 廣義歸一化振動信號模型與壓縮算法綜合評價方法
    2.1 旋轉(zhuǎn)機械振動信號建模分析
        2.1.1 服務(wù)于振動數(shù)據(jù)壓縮的信號建模需求分析
        2.1.2 旋轉(zhuǎn)機械典型振動信號及其建模
    2.2 廣義歸一化旋轉(zhuǎn)機械振動信號模型建立
    2.3 旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮算法綜合評價方法
        2.3.1 主客觀數(shù)字評價指標
        2.3.2 多目標優(yōu)化綜合評價準則
    2.4 本章小結(jié)
第三章 語音編碼在旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮中的應(yīng)用研究
    3.1 語音編碼在旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮中的適用性研究
    3.2 經(jīng)典語音編碼算法及其適用性分析
        3.2.1 ADPCM 波形編碼算法
        3.2.2 G.729A 參數(shù)編碼算法
        3.2.3 MP3 感知編碼算法
        3.2.4 EZW 變換編碼算法
    3.3 基于語音編碼的旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮仿真試驗研究
        3.3.1 ADPCM 算法仿真試驗
        3.3.2 G.729A 算法仿真試驗
        3.3.3 MP3 算法仿真試驗
        3.3.4 EZW 算法仿真試驗
        3.3.5 經(jīng)典語音編碼算法仿真試驗對比分析
    3.4 基于數(shù)據(jù)稀化和語音編碼的振動數(shù)據(jù)聯(lián)合壓縮算法研究
    3.5 本章小結(jié)
第四章 旋轉(zhuǎn)機械綜合振動測試與實時壓縮系統(tǒng)研究
    4.1 系統(tǒng)總體需求分析和研發(fā)思路
        4.1.1 系統(tǒng)總體需求分析
        4.1.2 高性價比系統(tǒng)研發(fā)思路
    4.2 Ⅰ 型系統(tǒng)研制
        4.2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計
        4.2.2 零槽通信控制與海量數(shù)據(jù)存儲模塊研制
        4.2.3 多通道高速連續(xù)采集與同步傳輸模塊研制
        4.2.4 數(shù)據(jù)采集高性能模擬前端的經(jīng)典實現(xiàn)
        4.2.5 智能計數(shù)和整周期同步采樣控制模塊研制
        4.2.6 命令控制與數(shù)據(jù)傳輸通信鏈路設(shè)計
        4.2.7 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    4.3 Ⅱ 型系統(tǒng)研制
        4.3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計
        4.3.2 零槽通信控制與海量數(shù)據(jù)存儲模塊研制
        4.3.3 基于多DSP 并行處理SLC 的MC3 一體化總線設(shè)計
        4.3.4 高速采集與實時處理模塊研制
        4.3.5 高精度采集與實時處理模塊研制
        4.3.6 新型智能計數(shù)與整周期同步采樣控制模塊研制
        4.3.7 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    4.4 Ⅲ 型系統(tǒng)研制
        4.4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計
        4.4.2 零槽通信控制模塊研制
        4.4.3 新型高速連續(xù)采集與實時處理模塊研制
        4.4.4 系統(tǒng)通信控制與數(shù)據(jù)傳輸鏈路設(shè)計
    4.5 基于LXI 技術(shù)的Ⅳ 型系統(tǒng)設(shè)計
        4.5.1 基于LXI 技術(shù)的Ⅳ 型系統(tǒng)總體設(shè)計
        4.5.2 LXI 采集處理設(shè)備設(shè)計
        4.5.3 基于POE 技術(shù)的LAN 端口與自封裝電源的一體化設(shè)計
        4.5.4 LXI 同步觸發(fā)實現(xiàn)
        4.5.5 海量數(shù)據(jù)高速存儲系統(tǒng)的開放性設(shè)計
        4.5.6 可擴展數(shù)字處理終端的開放性設(shè)計
    4.6 本章小結(jié)
第五章 旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮實驗研究
    5.1 旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮實驗設(shè)計
        5.1.1 實驗系統(tǒng)設(shè)計
        5.1.2 整周期同步采樣實現(xiàn)方法
        5.1.3 實驗條件設(shè)置與數(shù)據(jù)獲取
    5.2 旋轉(zhuǎn)機械振動數(shù)據(jù)壓縮實驗研究
        5.2.1 ADPCM 算法實驗
        5.2.2 G.729A 算法實驗
        5.2.3 MP3 算法實驗
        5.2.4 EZW 算法實驗
        5.2.5 經(jīng)典語音編碼算法對比實驗
        5.2.6 基于數(shù)據(jù)稀化和語音編碼的聯(lián)合壓縮算法實驗
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要研究工作與結(jié)論
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻表
作者在學(xué)期間發(fā)表及撰寫的學(xué)術(shù)論文
作者在學(xué)期間參加的科研項目及獲獎情況

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 郭俊鋒;鄭曉慧;魏興春;;滾動軸承振動信號的稀疏表示研究[J];甘肅科學(xué)學(xué)報;2014年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 胡蔦慶;轉(zhuǎn)子碰摩非線性行為與故障辨識的研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2001年

2 馮長建;HMM動態(tài)模式識別理論、方法以及在旋轉(zhuǎn)機械故障診斷中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2002年

3 陳仲生;直升機旋轉(zhuǎn)部件故障特征提取的高階統(tǒng)計量方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

4 陶利民;轉(zhuǎn)子高精度動平衡測試與自動平衡技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 鄭曉慧;機械振動信號的稀疏分解理論研究[D];蘭州理工大學(xué);2014年

2 陳佳;齒輪故障信號實時壓縮算法研究[D];重慶大學(xué);2014年

本文編號：2833313