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关键词： 桥梁健康监测   信号分析与处理   Hilbert-Huang变换   时变结构   模态参数识别  

摘要： 大型桥梁健康监测的难点之一是对桥梁结构响应的客观、有效分析与处理。由于实测响应趋于非线性、非平稳,难以用发展相对成熟的线性和平稳过程理论来解释,因而迫切需要发展有效实用的结构响应分析与处理技术。 Hilbert-Huang变换(HHT)是一种全新的信号时频分析方法,本文在研究其基本理论的基础上,利用已建立的南京长江大桥健康监测系统,将HHT应用于桥梁监测信号的分析与处理中,并对时变结构的模态参数识别问题进行了研究。通过对实测结构响应进行更客观、有效、科学的分析和处理,探索桥梁结构复杂、非平稳响应的内在机理。 论文的主要研究内容如下: (1)提出了一种新的端点效应抑制方法——极值平移法,并将HHT与小波变换、Fourier变换进行了对比分析。端点效应是应用经验模态分解(EMD)的瓶颈问题,其有效解决对完善HHT理论具有重要意义。本文以信号端点及其附近极值的特征作为延拓依据,分别在信号两端各添加四个平移极值点,以此达到抑制端点发散的目的。实测响应的分解结果表明该方法计算效率高,可有效地减轻端点效应对EMD的影响;对比分析结果表明HHT在处理非线性、非平稳信号方面具有明显的优势。 (2)提出了一种消除桥梁响应信号中存在的短时强噪声干扰的方法。根据短时强噪声干扰会导致瞬时振幅和瞬时频率表现出明显异常的特点,通过拟合正常区段的数据来消除这种异常,从而使相应的IMF得到净化。数值仿真和南京长江大桥实测数据的处理结果表明了该方法的良好效果。 (3)将EMD用于桥梁监测信号的趋势分析中,寻求火车激励下桥梁复杂响应的构成机理。首先,计算桥梁在一定加载模式下的位移和应力响应。然后,用EMD把响应分离成不含趋势项的振动分量和趋势项,研究各分量对应的物理意义。最后,利用南京长江大桥健康监测系统采集的实测数据对响应构成机理进行了探讨。研究成果可应用于桥梁健康监测和状态评估的实际工程中。 (4)提出了一种识别时变结构模态参数的方法。推导出了利用时变单自由度结构的位移响应识别模态参数的理论表达式。然后根据EMD优良的模态滤波性能,将该方法扩展到时变多自由度结构的模态参数识别中。通过对时变多自由度结构的响应进行处理,从中分离出对应结构单阶模态的瞬态响应。仿真算例表明了该方法的良好识别效果。 (5)自行设计一时变结构实验,对本文提出的时变结构模态参数识别方法作进一步的研究。实验对象为一悬臂梁结构,通过振动时改变梁的附加质量和刚度的大小来实现质量连续变化、刚度连续变化和刚度突变三种时变结构,利用梁上测点的自由振动加速度响应识别结构时变的模态参数,并将识别结果与梁在几个指定状态下(时不变结构)模态参数的识别值以及理论计算值进行了对比和分析,从而表明了本文方法在实际应用中的可行性和有效性。

关键词： 信号分析与处理   自动化专业   课程设置  

摘要： 随着信息与计算机技术的高速发展,以信息控制为主线,优化自动化专业的课程体系是学科发展的必然趋势。本文主要探讨了自动化专业开设信号类课程的必要性。根据自动化专业先修课程情况和学时数限制,将原"信号与系统"和"数字信号处理"的部分内容,融合成"信号分析与处理"课程。在教学实践中,优化教学内容,改革教学方法,加强教材建设,取得了较好的教学效果。

关键词： 桥梁   健康监测系统   损伤检测   工作流程   信号分析与处理  

摘要： 回顾桥梁健康监测的发展历程。介绍结构检测与健康监测概况,分析桥梁健康监测意义。介绍桥梁健康监测系统的组成、监测内容功能及特点。针对目前国内外桥梁健康监测系统的研究现状,深入总结和思考了目前桥梁健康监测研究存在的问题。

关键词： 制动试验   速度信号   延迟时间   更新速率  

摘要： 汽车在进行制动试验中,速度传感器的延迟时间、速度更新速率及制动开始点和结束点的定义均对制动距离造成影响,文中对制动试验中速度信号的分析与处理及各种影响因素进行讨论。

关键词： 信号与系统   数字信号处理   DSP应用技术   整合优化  

摘要： 《信号与系统》、《数字信号处理》、《DSP应用技术》是高校通信工程、电子信息工程等专业的信号分析与处理类课群,本着宽专业、厚基础、高素质的要求,对这三门课程进行整合优化,使其既相互独立、各有特色,又紧密关联、有机融合,实现少学时重能力的教学目标.在每门课程的独立性,相邻课程的衔接性和课程之间的跨越性等方面进行了相关的探讨和试验:通过各门课程的独立体系夯实学生的专业基础,利用相邻课程之间的内容衔接关系减少课程学时数,应用课程内容之间的合理跨越激发学生的学习兴趣并培养学生的创新意识和创新能力,从而在系统性、完整性、科学性和教学适用性方面实现三门课程的有机结合,建立结构严谨、整体和谐、体系科学、学生欢迎的信号分析与处理类课群.

关键词： 虚拟仪器   转子   振动  

摘要： 基于虚拟仪器技术研究了如何使用虚拟仪器技术来对旋转机械的转子做振动信号的分析和处理,以PASSAT1.8的驱动转子为研究对象,研究结果具有一般性,对同类旋转机械也有借鉴意义。

关键词： 食品物性   虚拟仪器技术   Lab   Windows/CVI   数据采集   信号分析与处理   串口通讯  

摘要： 采用虚拟仪器技术、机电一体化技术、单片机技术、传感器技术于一体,研制了食品物性参数的自动检测和分析系统。系统硬件由食品受力传感器、食品变形位移传感器、定时器、信号调理、数据采集、串口通讯、扩展LCD等模块电路构成;软件基于LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台,采用多线程技术实现了信号采集、动态曲线显示、试验数据的实时分析和处理。试验结果表明:该系统的检测精度高、检测功能完善及抗干扰能力强,具有理论研究意义和实用价值。

ISBN: (纸本)9787508358888

ISBN: (纸本)9787113075798

关键词： 内燃机零部件   结构变形   信号分析与处理   模态分析  

摘要： 内燃机的主要零部件多处在重载、高速的状态下工作，承受着复杂的动静载荷。为了使结构既稳定可靠，又重量轻、振动噪声小，除了对结构进行强度及静刚度的设计外，还必须进行动特性、动应力、疲劳、振动、噪声等方面的研究。过去在进行结构设计或修改时，主要靠经验，哪个部位损坏就在哪里采取措施，哪个零件振裂就加固哪个零件。这种办法有一定的盲目性，不仅会使自重增加，而且也没有从根本上解决问题。 模态分析方法为内燃机结构动态特性分析优化提供了有效的手段，该方法通过对结构系统施加激励，研究结构系统各处响应信号与激励信号之间的关系，通过参数识别，计算出结构系统的各阶固有频率、模态振型等参数，暴露出结构存在的问题，可以对结构系统的振动性能进行评价和预估，为其动态特性的优化设计指明方向。 国外一些机构正在研究这一技术，编辑了一些软件，使利用模态分析技术研究结构动态特性成为可能，目前已在航空航天及其他工程领域中应用。但这些软件在输入输出方式以及工程应用等方面还有一定的缺陷，而且程序永久加密，价格非常昂贵，不利国内开发应用。国内九十年代左右，几所高校开始这方面的研究，许多工作仅限于分析方法及理论上的探讨，对其在实际工程中的应用缺乏深入的研究，尤其在内燃机产品的设计中还很少得到应用。 本课题设计配置了一套较为完善的试验模态分析系统，满足内燃机零部件及其它机械结构试验分析的需要。该系统采用力锤或激振器对试件进行激励，采用先进的测试仪器和比较成熟的频域法进行数据采集和参数识别，通过测量分析结构的模态频率、振型等模态参数，研究结构的动态特性。 用该系统对SD1105柴油机机体进行了试验模态分析，找出了机体结构存在的问题，根据模态试验结果对柴油机机体进行了优化改进，解决了机体断裂问题，使生产批量大幅度提高，同时使单台机体重量减轻了1.5kg，为厂家赢得了显著的经济效益。 该课题的研究成功，可为本行业结构动态特性优化设计提供一种有效的方法，可大大缩短产品设计开发周期，节省人力物力，提高设计水平;可改善产品工作可靠性、降低能耗、减震降噪、预防结构故障。