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基于混沌振子和小波理论的微弱信号检测研究

作 者: 张勇
导 师: 纪国宜
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 混沌振子 小波分析 微弱信号 故障诊断 滚动轴承
分类号: TN911.23
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要


微弱信号检测是一门新兴的学科,研究在强噪声背景下的微弱信号检测的原理及方法,是目前检测技术领域的热点问题。利用混沌振子检测微弱信号是混沌理论的重要应用之一,由于混沌振子具有对小信号的敏感性及对噪声的免疫性,使得其在微弱信号检测领域具有很好的发展前景,目前取得了很大的进展。小波分析具有良好的时频局部化特征,非常适合对瞬态或时变信号进行分析。本文分析了混沌振子的动力学特征,利用系统从混沌状态转化到周期状态的特性,对微弱信号进行识别,给出了检测微弱信号的具体方法,并通过MATLAB软件进行仿真得出,利用混沌振子系统检测淹没在噪声中的微弱信号是切实可行的。并提出将混沌振子和小波理论相结合,组成联合检测系统,利用小波的多分辨率分析原理对信号进行预处理,然后输入到混沌振子系统进行微弱信号的检测。本文着重分析了在强噪声背景下对未知频率的微弱信号进行检测的方法,通过大量仿真实验得出,本文提出的检测系统对微弱信号识别能达到良好效果,并且检测能力进一步提高。最后将本文提出的检测方法应用于滚动轴承的滚动体和外圈故障诊断识别,实验结果表明,利用混沌振子和小波分析能够很好的检测到轴承故障的存在,证实了此方法在实际工程中具有很高的应用价值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 微弱信号检测  12-13
    1.2.1 微弱信号的含义  12
    1.2.2 微弱信号的常用检测方法  12-13
  1.3 机械故障诊断的方法  13-15
  1.4 国内外研究现状  15-16
  1.5 本文主要研究内容  16-18
第二章 混沌振子检测微弱信号  18-30
  2.1 混沌振子方程  18-19
  2.2 检测原理  19-25
    2.2.1 混沌振子系统模型分析  19-20
    2.2.2 阈值的确定  20-22
    2.2.3 强噪声背景下微弱信号的检测  22-25
  2.3 检测方法  25-29
    2.3.1 已知微弱信号的检测  25-26
    2.3.2 未知微弱信号的频率检测  26-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 小波分析方法  30-39
  3.1 小波分析概述  30-33
    3.1.1 小波分析的发展历史  30
    3.1.2 连续小波变换  30-31
    3.1.3 离散小波变换  31-32
    3.1.4 多分辨率分析  32-33
  3.2 小波滤波的基本思想和方法  33-37
    3.2.1 模极大值滤波法  33-34
    3.2.2 阈值滤波方法  34-35
    3.2.3 相关性滤波方法  35-36
    3.2.4 算法比较  36-37
  3.3 基于MATLAB 的小波消噪  37-38
    3.3.1 MATLAB 中小波消噪的函数  37
    3.3.2 基于MATLAB 小波消噪的基本思想和方法  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章 基于混沌振子和小波分析的联合检测系统  39-50
  4.1 联合测量系统的提出  39-40
  4.2 参数的选取及注意事项  40-43
    4.2.1 小波函数的选取原则  40-41
    4.2.2 小波阈值的选取原则  41-42
    4.2.3 研究过程中要注意的问题  42-43
  4.3 仿真分析  43-48
    4.3.1 检测已知频率微弱信号的仿真分析  43-46
    4.3.2 检测未知频率微弱信号的仿真分析  46-48
  4.4 本章小结  48-50
第五章 基于混沌振子和小波分析的滚动轴承故障分析  50-61
  5.1 滚动轴承故障诊断概述  50-53
    5.1.1 滚动轴承故障的主要失效形式及原因  50-51
    5.1.2 滚动轴承故障的特征频率  51-52
    5.1.3 滚动轴承的故障诊断方法  52-53
  5.2 故障实例分析  53-60
    5.2.1 实验简介  53-54
    5.2.2 滚动轴承故障数据分析  54-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章 总结与展望  61-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
攻读硕士期间所发表的论文  68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信息论 > 信号检测与估计
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