钢弹簧浮置板轨道减振特性分析及监测技术研究
这是一篇关于钢弹簧浮置板轨道,状态监测,振动信号,特征提取,模态分解的论文, 主要内容为钢弹簧浮置板轨道是将一定质量和刚度的混凝土道床板置于钢弹簧隔振器上构成的隔振系统,被广泛应用于城市轨道交通,减小地铁运行产生的振动与噪声,降低对周围环境的影响。钢弹簧浮置板轨道由于其结构的特殊性,使得传统人工巡检方式难以判断浮置板运行状态,因此,研究和开发浮置板轨道智能监测技术对轨道运行状态判断具有重要意义。本文采用理论建模与有限元建模的方式对钢弹簧浮置板轨道进行隔振特性研究,以浮置板三轴振动加速度与角速度作为监测信号建立钢弹簧浮置板轨道运行状态监测系统,对实测浮置板振动信号进行消噪处理与多维度特征分析,为钢弹簧浮置板轨道智能状态监测奠定基础。基于单自由度系统数学模型分析了钢弹簧浮置板轨道隔振原理与结构特点。建立了钢弹簧浮置板轨道理论模型,推导出振动传递系数,通过传递系数研究了隔振器与扣件的刚度和阻尼对钢弹簧浮置板轨道隔振性能的影响规律。采用ANSYS软件建立了钢弹簧浮置板轨道有限元模型,基于该模型进行了模态分析与瞬态响应分析,获得了不同钢弹簧浮置板轨道参数对其固有频率与瞬态响应的影响。根据钢弹簧浮置板轨道振动特性分析结果与实际工况,设计了一种基于MPU6050六分量传感器与4G无线数据传输的监测系统。采用 STM32F4主控芯片完成了浮置板振动倍号的采集、数据格式转化与打包发送的软件开发。通过数据透传协议与云平台建立了4G网关与本地服务器之间远程数据通信,采用Python语言完成了服务器湍多通道数据接收与存储软件开发。在选取的地铁浮置板路段完成了六通道监测实验系统的安装与调试,实现了浮置板轨道振动信号的远程实时获取。分析了浮置板轨道振动信号的特点,采用改进阈值函数小波消噪法完成了浮置板振动信号消噪。分别从时域和频域研究了振动信号的变化特征,分析不同位置传感器信号特征值的差异。采用数值积分与高通滤波相结合的方法,实现了基于振动加速度反演出准确的浮置板振动位移,研究了浮置板不同方向与位置振动位移的变化趋势。根据浮置板振动信号的振动间隔、持续时间与功率谱实现了列车运行信息与运行状态的监测。讨论了模态分解与希尔伯特变换原理,分别采用经验模态分解(EMD)与变分模态分解(VMD)对浮置板振动信号进行了模态分解,对比分析了不同传感器各本征模态分量幅值变化特征,确定了可准确表征浮置板状态的本征模态分量。对本征模态分量进行了希尔伯特变换,对其时频谱、边际谱与包络谱进行了分析,获得了与浮置板运行状态密切相关的振动信号特征信息,为钢弹簧浮置板轨道状态监测奠定了基础。
钢弹簧浮置板轨道减振特性分析及监测技术研究
这是一篇关于钢弹簧浮置板轨道,状态监测,振动信号,特征提取,模态分解的论文, 主要内容为钢弹簧浮置板轨道是将一定质量和刚度的混凝土道床板置于钢弹簧隔振器上构成的隔振系统,被广泛应用于城市轨道交通,减小地铁运行产生的振动与噪声,降低对周围环境的影响。钢弹簧浮置板轨道由于其结构的特殊性,使得传统人工巡检方式难以判断浮置板运行状态,因此,研究和开发浮置板轨道智能监测技术对轨道运行状态判断具有重要意义。本文采用理论建模与有限元建模的方式对钢弹簧浮置板轨道进行隔振特性研究,以浮置板三轴振动加速度与角速度作为监测信号建立钢弹簧浮置板轨道运行状态监测系统,对实测浮置板振动信号进行消噪处理与多维度特征分析,为钢弹簧浮置板轨道智能状态监测奠定基础。基于单自由度系统数学模型分析了钢弹簧浮置板轨道隔振原理与结构特点。建立了钢弹簧浮置板轨道理论模型,推导出振动传递系数,通过传递系数研究了隔振器与扣件的刚度和阻尼对钢弹簧浮置板轨道隔振性能的影响规律。采用ANSYS软件建立了钢弹簧浮置板轨道有限元模型,基于该模型进行了模态分析与瞬态响应分析,获得了不同钢弹簧浮置板轨道参数对其固有频率与瞬态响应的影响。根据钢弹簧浮置板轨道振动特性分析结果与实际工况,设计了一种基于MPU6050六分量传感器与4G无线数据传输的监测系统。采用 STM32F4主控芯片完成了浮置板振动倍号的采集、数据格式转化与打包发送的软件开发。通过数据透传协议与云平台建立了4G网关与本地服务器之间远程数据通信,采用Python语言完成了服务器湍多通道数据接收与存储软件开发。在选取的地铁浮置板路段完成了六通道监测实验系统的安装与调试,实现了浮置板轨道振动信号的远程实时获取。分析了浮置板轨道振动信号的特点,采用改进阈值函数小波消噪法完成了浮置板振动信号消噪。分别从时域和频域研究了振动信号的变化特征,分析不同位置传感器信号特征值的差异。采用数值积分与高通滤波相结合的方法,实现了基于振动加速度反演出准确的浮置板振动位移,研究了浮置板不同方向与位置振动位移的变化趋势。根据浮置板振动信号的振动间隔、持续时间与功率谱实现了列车运行信息与运行状态的监测。讨论了模态分解与希尔伯特变换原理,分别采用经验模态分解(EMD)与变分模态分解(VMD)对浮置板振动信号进行了模态分解,对比分析了不同传感器各本征模态分量幅值变化特征,确定了可准确表征浮置板状态的本征模态分量。对本征模态分量进行了希尔伯特变换,对其时频谱、边际谱与包络谱进行了分析,获得了与浮置板运行状态密切相关的振动信号特征信息,为钢弹簧浮置板轨道状态监测奠定了基础。
南极道路运输振动分析系统设计与实现
这是一篇关于J2EE,振动信号,图谱,频域分析,时域分析的论文, 主要内容为本文研究的主要目的是设计一个基于数据库的南极道路运输振动在线分析系统。系统使用SQL Server作为底层数据库,使用MatLab编程语言设计振动信号数理统计和图谱分析处理程序,并通过J2EE企业框架来搭建Web在线管理平台。X系统的功能是为科研人员提供对南极道路运输数据进行汇总与分析的系统平台,以帮助相关人员找到适合南极内陆运输的方法和精密仪器的抗振设计方案。系统主要包括如下几个部分:一、数据采集模块。主要功能是把测试仪器记录的振动信号数据导入到数据库存储,以便处理和分析。采集振动信号的硬件设备是美国Lansmont公司的振动测试仪器,通过装载在运输车上测定记录南极道路运输过程中的振动结果。测试仪是通过底层驱动程序控制记录任务的,计算机在读回信号数据后生成Excel文件,然后通过数据导入页面导入到底层数据库。系统的数据库系统用的SQL Server2008,服务端java程序调用基于SQL映射的持久层框架Ibatis处理数据库的操作。二、振动信号图谱分析模块。主要是利用MatLab强大的信号处理工具库实现振动信号的图谱处理和分析。程序实现的流程是:系统前端jsp页面接收输入的查询时间范围,由java程序调用Matlab程序处理曲线图绘制,然后将Matlab生成的分析图谱嵌入到页面就可以显示了。系统提供的分析主要分时域分析和频率分析。时域分析包括对原始振动信号的振动,冲击和跌落等方面的时域分析和处理,频率分析采用的是功率密度分析,针对振动信号生成振动,冲击和跌落测试的PSD图谱,是研究分析振动信号的主要技术手段。三、统计分析模块。Ibatis具有强大的SQL映射和持久化功能,可以高效的处理数据库操作,而且可以方便的集成到Spring框架中。系统通过基于Struts框架开发的后台程序查询数据库中的数据集,并对振动信号的数据集进行最大值、最小值和均方差等数理统计分析。同时,系统还提供了导出统计分析结果到Excel的功能,并且能够供用户下载到本地分析处理。最后,系统还开发了用户权限管理和系统管理的模块。用户权限管理包括用户管理、角色管理和系统菜单管理。系统管理员通过创建具有指定操作权限的角色,然后给用户赋予相应的角色来实现对用户权限的管理。而系统管理主要是对系统的公告和新闻的管理,以及监控系统日志。
基于振动信号的断路器状态监测系统研究
这是一篇关于高压断路器,振动信号,小波包-能量谱,状态监测的论文, 主要内容为高压断路器是电力系统中最为重要的控制和保护设备之一,其运行可靠性直接影响电力系统能否稳定运行。因此,对高压断路器进行状态故障监测是目前的研究热点之一。高压断路器振动信号中包含大量能够反映设备状态的信息,进行故障诊断时,对振动信号特征值进行提取是有效的手段,也是非入侵式机械故障监测的重要方式。本研究设计了高压断路器的状态监测系统,系统利用振动信号进行监测分析,采用时频域算法实现特征频段能量的特征提取与分析,有效地实现了利用振动信号对高压断路器的状态监测。首先,设计了高压断路器状态监测系统的硬件部分,主要包括振动传感器、信号调理模块、高速数据采集卡和监测上位机等。其中,核心单元为振动传感器,它对整个系统的监测性能起决定性作用,对其信号转换的基本原理进行了分析,同时分析了振动传感器的型号选择的合理性。经调试证明设计的硬件系统能够满足系统性能要求,实现了振动信号的采集、转换、传递和显示等功能。其次,设计高压断路器状态监测系统的软件部分,以LabVIEW为开发平台,采用模块化设计思想,编写了高压断路器状态监测系统程序。软件部分主要实现信号的分析功能,采用具有时域和频域转换功能的算法,可实现对高压断路器状态的监测。然后,研究高压断路器振动信号的分析理论,主要采用傅里叶变换理论和小波包理论。傅里叶变换理论不能划分频段,而基于小波包-能量谱的振动信号分析,可对任意尺度的振动信号能量含量进行特征表达,为高压断路器状态监测提供了理论保障。最后,在常温条件下和严寒条件下分别进行高压断路器状态监测系统的测试。结果表明,小波包-能量谱分析法能够在不同的频段上直观显示能量分布的比例,有利于建立正常情况下高压断路器分合闸振动情况的特征指纹数据库,为进一步的故障诊断提供参考。同时,在故障状态下监测高压断路器振动信号,与正常状态下进行对比,结果表明,故障状态下,振动信号的小波包-能量谱在高于4k Hz的频段上,振动信号的比例明显增加,这为故障诊断提供了可靠的判据。
基于振动信号的断路器状态监测系统研究
这是一篇关于高压断路器,振动信号,小波包-能量谱,状态监测的论文, 主要内容为高压断路器是电力系统中最为重要的控制和保护设备之一,其运行可靠性直接影响电力系统能否稳定运行。因此,对高压断路器进行状态故障监测是目前的研究热点之一。高压断路器振动信号中包含大量能够反映设备状态的信息,进行故障诊断时,对振动信号特征值进行提取是有效的手段,也是非入侵式机械故障监测的重要方式。本研究设计了高压断路器的状态监测系统,系统利用振动信号进行监测分析,采用时频域算法实现特征频段能量的特征提取与分析,有效地实现了利用振动信号对高压断路器的状态监测。首先,设计了高压断路器状态监测系统的硬件部分,主要包括振动传感器、信号调理模块、高速数据采集卡和监测上位机等。其中,核心单元为振动传感器,它对整个系统的监测性能起决定性作用,对其信号转换的基本原理进行了分析,同时分析了振动传感器的型号选择的合理性。经调试证明设计的硬件系统能够满足系统性能要求,实现了振动信号的采集、转换、传递和显示等功能。其次,设计高压断路器状态监测系统的软件部分,以LabVIEW为开发平台,采用模块化设计思想,编写了高压断路器状态监测系统程序。软件部分主要实现信号的分析功能,采用具有时域和频域转换功能的算法,可实现对高压断路器状态的监测。然后,研究高压断路器振动信号的分析理论,主要采用傅里叶变换理论和小波包理论。傅里叶变换理论不能划分频段,而基于小波包-能量谱的振动信号分析,可对任意尺度的振动信号能量含量进行特征表达,为高压断路器状态监测提供了理论保障。最后,在常温条件下和严寒条件下分别进行高压断路器状态监测系统的测试。结果表明,小波包-能量谱分析法能够在不同的频段上直观显示能量分布的比例,有利于建立正常情况下高压断路器分合闸振动情况的特征指纹数据库,为进一步的故障诊断提供参考。同时,在故障状态下监测高压断路器振动信号,与正常状态下进行对比,结果表明,故障状态下,振动信号的小波包-能量谱在高于4k Hz的频段上,振动信号的比例明显增加,这为故障诊断提供了可靠的判据。
钢弹簧浮置板轨道减振特性分析及监测技术研究
这是一篇关于钢弹簧浮置板轨道,状态监测,振动信号,特征提取,模态分解的论文, 主要内容为钢弹簧浮置板轨道是将一定质量和刚度的混凝土道床板置于钢弹簧隔振器上构成的隔振系统,被广泛应用于城市轨道交通,减小地铁运行产生的振动与噪声,降低对周围环境的影响。钢弹簧浮置板轨道由于其结构的特殊性,使得传统人工巡检方式难以判断浮置板运行状态,因此,研究和开发浮置板轨道智能监测技术对轨道运行状态判断具有重要意义。本文采用理论建模与有限元建模的方式对钢弹簧浮置板轨道进行隔振特性研究,以浮置板三轴振动加速度与角速度作为监测信号建立钢弹簧浮置板轨道运行状态监测系统,对实测浮置板振动信号进行消噪处理与多维度特征分析,为钢弹簧浮置板轨道智能状态监测奠定基础。基于单自由度系统数学模型分析了钢弹簧浮置板轨道隔振原理与结构特点。建立了钢弹簧浮置板轨道理论模型,推导出振动传递系数,通过传递系数研究了隔振器与扣件的刚度和阻尼对钢弹簧浮置板轨道隔振性能的影响规律。采用ANSYS软件建立了钢弹簧浮置板轨道有限元模型,基于该模型进行了模态分析与瞬态响应分析,获得了不同钢弹簧浮置板轨道参数对其固有频率与瞬态响应的影响。根据钢弹簧浮置板轨道振动特性分析结果与实际工况,设计了一种基于MPU6050六分量传感器与4G无线数据传输的监测系统。采用 STM32F4主控芯片完成了浮置板振动倍号的采集、数据格式转化与打包发送的软件开发。通过数据透传协议与云平台建立了4G网关与本地服务器之间远程数据通信,采用Python语言完成了服务器湍多通道数据接收与存储软件开发。在选取的地铁浮置板路段完成了六通道监测实验系统的安装与调试,实现了浮置板轨道振动信号的远程实时获取。分析了浮置板轨道振动信号的特点,采用改进阈值函数小波消噪法完成了浮置板振动信号消噪。分别从时域和频域研究了振动信号的变化特征,分析不同位置传感器信号特征值的差异。采用数值积分与高通滤波相结合的方法,实现了基于振动加速度反演出准确的浮置板振动位移,研究了浮置板不同方向与位置振动位移的变化趋势。根据浮置板振动信号的振动间隔、持续时间与功率谱实现了列车运行信息与运行状态的监测。讨论了模态分解与希尔伯特变换原理,分别采用经验模态分解(EMD)与变分模态分解(VMD)对浮置板振动信号进行了模态分解,对比分析了不同传感器各本征模态分量幅值变化特征,确定了可准确表征浮置板状态的本征模态分量。对本征模态分量进行了希尔伯特变换,对其时频谱、边际谱与包络谱进行了分析,获得了与浮置板运行状态密切相关的振动信号特征信息,为钢弹簧浮置板轨道状态监测奠定了基础。
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