Санкт-Петербургский государственный

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭУТ

Реферат

по дисциплине «Методы технической диагностики»

Тема: Основные параметры измеряемых виброакустических сигналов. Белый шум и импульсные сигналы.

Студентка гр. 5582		Бахтина П.Е.
Преподаватель		Теплякова А.В.

Санкт-Петербург

2018

содержание

	Введение	3
1.	Основные параметры измеряемых виброакустических сигналов	4
1.1.	Причины, вызывающие колебания	4
1.2.	Описание колебательного процесса	4
1.3.	Математическая обработка сигналов	5
2.	Импульсные сигналы	8
2.1.	Общая характеристика импульсных устройств	8
2.2.	Параметры импульсных сигналов	9
3.	Цвета шума	11
3.1.	Белый шум	11
3.2.	Розовый шум	12
3.3.	Броуновский шум	12
3.4.	Синий шум	13
3.5.	Фиолетовый шум	14
3.6.	Серый шум	14
	Заключение	15

Введение

Виброакустические методы диагностирования основаны на анализе вибрационных и акустических колебаний, возникающих при работе механизмов. Виброакустическая диагностика нашла широкое применение не только в локомотивном хозяйстве, но и во многих отраслях транспорта и народного хозяйства как высокоэффективный и универсальный метод диагностирования. Одним из существенных достоинств этого метода является отсутствие необходимости разборки диагностируемого узла. В недалеком прошлом диагностирование виброакустическими методами ограничивалось анализом шумов человеком на слух, с помощью слуховых трубок или стетоскопов. Для анализа вибросигнала в зубах зажималась деревянная палочка и прикладывалась к диагностируемому агрегату. Опыт человека позволял выделить составляющую вибросигнала, характеризующую неисправность. В настоящее время развитие элементной базы позволяет на значительно более высоком уровне фиксировать параметры акустических и вибрационных сигналов и, используя возможности вычислительной техники, математически обрабатывать и получать объективные результаты диагноза.

1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ИЗМЕРЯЕМЫХ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Причины, вызывающие колебания

Существуют несколько причин, вызывающих колебания механизма. Для узлов и деталей, совершающих вращательное движение — дисбаланс, увеличивающийся в процессе работы механизма за счет изнашивания сопрягающихся поверхностей и смещения центра тяжести деталей. Эти колебания характеризуются низкими частотами, сравнительно большими амплитудами перемещения и малыми ускорениями. Зависимость частоты вибрации от скоростного режима механизма является характерной чертой этого вида колебаний, позволяющей их легко обнаружить и выделить. Основная частота вибрации механизма равна частоте вращения вала, на котором находится несбалансированная масса.

Второй причиной колебаний являются соударения деталей. В результате возникают высокочастотные колебания с малыми амплитудами и большими ускорениями.

Импульсные сигналы

Цвета шума

Цвета шума — система терминов, приписывающая некоторым видам стационарных шумовых сигналов определённые цвета исходя из аналогии между спектром сигнала произвольной природы (точнее, его спектральной плотностью или, говоря математически, параметрами распределения случайного процесса) и спектрами различных цветов видимого света. Эта абстракция широко используется в отраслях техники, имеющих дело с шумом (акустика, электроника, физика и т. д.).

Цветовые соответствия различных типов шумового сигнала определяются с помощью графиков (гистограмм) спектральной плотности, то есть распределения мощности сигнала по частотам. Кроме того, при анализе реальных сигналов большое значение имеет оценка автокорреляционной функции процесса; из всех видов шума белый шум является единственным процессом, в котором значения сигнала в разные моменты времени не зависят друг от друга и никак не связаны (автокорреляция отсутствует). Для оценки порядка автокорреляции (является ли процесс интегрированным, чистым или дифференцированным белым шумом) используются различные статистические методы, например, тест Бройша — Годфри.

Белый шум

Белый шум — это сигнал с равномерной спектральной плотностью на всех частотах и дисперсией, равной бесконечности. Является стационарным случайным процессом.

Другими словами, такой сигнал имеет одинаковую мощность в одинаковой полосе частот любой части диапазона. К примеру, сигнал полосой в 20 Гц между 40 и 60 Гц имеет такую же мощность, что и сигнал полосой 20 Гц между 4000 и 4020 Гц. Неограниченный по частоте белый шум возможен только в теории, так как в этом случае его мощность бесконечна. На практике сигнал может быть белым шумом только в ограниченной полосе частот.

Рис.9. Спектр белого шума

Синий (голубой) шум

Синий шум — вид сигнала, чья спектральная плотность увеличивается на 3 дБ на октаву. То есть его спектральная плотность увеличивается с ростом частоты, и, аналогично белому шуму, на практике он должен быть ограничен по частоте. На слух синий шум воспринимается более резким, нежели белый. Близким к синему шуму является спектр черенковского излучения. Синий шум получается, если продифференцировать розовый шум их спектры зеркальны.

Рис.12. Спектр синего шума

Фиолетовый шум

Фиолетовый шум — вид сигнала, чья спектральная плотность увеличивается на 6 дБ на октаву. То есть его спектральная плотность пропорциональная квадрату частоты и, аналогично белому шуму, на практике он должен быть ограничен по частоте. Фиолетовый шум получается, если продифференцировать белый шум по времени. Спектр фиолетового шума зеркально противоположен спектру красного.

Рис.13. Спектр фиолетового шума

Серый шум

Термин серый шум относится к шумовому сигналу, который имеет одинаковую субъективную громкость для человеческого слуха на всём диапазоне воспринимаемых частот. Спектр серого шума получается, если сложить спектры броуновского и фиолетового шумов. В спектре серого шума виден большой «провал» на средних частотах, однако человеческий слух субъективно воспринимает серый шум как равномерный по спектральной плотности (без преобладания каких-либо частот).

Рис.14. Спектр серого шума

заключение

Виброакустическая диагностика широко используется во многих отраслях транспорта и народного хозяйства. Главным преимуществом этого метода является отсутствие необходимости разборки диагностируемого узла. Развитие элементной базы и вычислительной техники позволяют на достаточно высоком уровне фиксировать, обрабатывать и получать объективные результаты диагноза.

Измеряемые виброакустические сигналы могут быть как непрерывными, так и импульсными. Они имеют различные параметры и рассчитываются, обрабатываются разными способами.

Существуют разные цвета шумов – это система терминов, приписывающая некоторым видам стационарных шумовых сигналов определенные цвета исходя из аналогии между спектром сигнала произвольной природы и спектрами различных цветов видимого цвета.