自适应Laplace小波字典的矿山微震信号稀疏降噪方法

针对矿山微震信号降噪问题,提出了一种基于自适应Laplace小波字典的稀疏降噪方法。该方法从矿山微震信号特征波形的先验知识分析入手,首先通过相关滤波法选取与微震信号特征波形最匹配的Laplace小波参数,并以此构造Laplace小波参数字典。然后结合正交匹配追踪(OMP)算法,稀疏重构出微震信号的特征波形。考虑到相关滤波法计算量大、时间较长,使用鲸鱼优化算法(WOA)进行快速的全局参数寻优。仿真微震信号和实测信号分析结果表明,所提出方法可有效重构出微震信号的特征波形,实现微震信号的降噪,且对噪声具有一定的抗干扰能力。相比常用的集合经验模态分解(EEMD)方法,提出的基于自适应Laplace小波字典的稀疏降噪方法具有一定的优越性。

基于Laplace小波字典的轴承故障特征提取研究

滚动轴承作为机械系统的重要组成部件,由于工作环境恶劣,极易发生故障。故障轴承振动信号包含瞬态冲击成分、谐波成分、背景噪声等多种成分。为准确提取故障特征,基于稀疏表示理论,提出Laplace小波字典的轴承故障诊断方法。首先,截取振动信号片段若干,运用相关滤波法找到相关系数最大时的信号片段,依据此确定基底函数,构造Laplace小波原子并扩展成稀疏字典;然后,采用OMP算法,完成信号在字典下的稀疏重构,实现降噪;最后,对降噪信号进行包络分析,提取故障特征,确定故障类型。仿真和实验均验证了所提方法的有效性和可行性,具有一定的应用价值。

改进Laplace小波字典在轴承故障诊断中的应用

机械系统中滚动轴承局部故障会导致振动信号中出现冲击响应成分,为有效提取轴承故障冲击特征,基于信号稀疏表示理论,提出了基于改进Laplace字典的轴承故障诊断方法。通过快速Fourier变换及相关滤波法确定基底函数的参数,构造Laplace小波基并通过错位拓展转换为Toeplitz矩阵,以此矩阵作为稀疏表示字典,实现振动信号在Laplace小波基下的稀疏表示,提取信号中瞬态冲击成分特征。对仿真信号及轴承故障信号的验证结果表明:基于改进Laplace字典的稀疏表示方法可有效提取冲击信号特征,实现轴承典型故障诊断。

基于改进Laplace小波时延提取的声源定位方法

针对侵彻弹命中多层硬目标后产生的撞击声的定位问题,提出了一种基于改进Laplace(refined Laplace,R-Laplace)小波时延提取的声源定位方法。该方法通过先验信息处理构造出Laplace小波,与声信号进行相关系数计算得到时延信息,并结合搜索匹配算法求得多次撞击的声源位置。搭建了声源采集定位系统,并进行多次硬目标撞击声试验。外场试验结果表明,可以定位出4层撞击的声源位置,定位误差平均为0.3 m。相较于传统基于到达时间差的定位算法定位精度较高。该算法在基于到达时间差声源定位问题中具有较大的应用潜力,对实际应用中的声源定位问题具有重要意义。

基于EEMD和Laplace小波的滚动轴承故障诊断

滚动轴承故障导致振动信号中出现多阶模态冲击响应,为了提取单阶模态冲击响应的模态参数,由于Laplace小波相关滤波受多阶模态冲击响应的影响,提出一种基于EEMD和Laplace小波的滚动轴承故障诊断方法。先用EEMD把振动信号中的多阶模态脉冲响应分解为各单阶模态冲击响应分量,然后用从分解的分量的频谱中选取所需的单阶模态冲击响应分量,再用Laplace小波相关滤波对选取的单阶模态冲击响应分量进行分析,便可以诊断出故障。通过对仿真信号和滚动轴承内圈、外圈、滚动体数据分析很好地验证了提出的方法的有效性。

瞬态成分Laplace小波稀疏表示及其轴承故障特征提取应用

机械系统中轴承局部故障会导致振动信号中出现瞬态冲击响应成分,可通过对瞬态成分的分析与提取实现故障特征的提取。稀疏表示是强背景噪声下微弱特征提取的有效方法之一,在信号稀疏表示理论的基础上,针对冲击响应信号的特点,提出其在Laplace小波基底下的稀疏表示,并应用于轴承局部弱故障状态下振动信号中瞬态冲击成分的提取。在选定匹配基底函数的前提下,运用分裂增广拉格朗日收缩算法求解基追踪去噪(Basis pursuit denoising,BPD)问题,将信号中的瞬态冲击成分转化为一系列稀疏表示系数,实现强背景噪声下弱特征的有效提取。仿真信号和轴承微弱故障下的特征提取表明提出的方法能有效地检测和提取强背景噪声下的微弱故障。

基于Laplace小波相关滤波的结构模态参数精确识别方法

为了从结构脉冲响应信号中精确识别结构模态参数,提出一种基于Laplace小波相关滤波的结构模态参数精确识别方法。首先对结构的脉冲响应信号进行经验模式分解,将结构多阶模态响应信号分解为与各单阶模态响应信号一一对应的分量,再对这些分量分别进行Laplace小波相关滤波便可准确识别结构的各阶模态参数。仿真信号的计算结果表明该方法可以得到精确的阻尼固有频率,并能准确地锁定阻尼比。悬臂梁力锤激励试验结果表明该方法在实际结构的模态参数识别中也非常有效。

经验模态分解和Laplace小波在机车柴油机齿轮系故障诊断中的应用

针对机车柴油机配气齿轮系故障信号呈现时变非平稳特征且信噪比低的特点,提出基于经验模态分解和Laplace小波的机车柴油机声信号分析方法,并成功用于工业现场。简要介绍信号经验模态分解的基本原理与算法,以机车柴油机实际声信号为例,分析其抑制噪声干扰的能力。经验模态分解相当于自适应滤波器组,可将信号分解成不同频带的固有模态函数(Intrinsic mode functions,IMF)。试验表明对表征齿轮故障的IMF分量进行功率谱分析,能有效检测齿轮故障。根据滚动轴承故障信号表现为单边冲击衰减震荡,故障特征频率包含的能量少且容易受噪声干扰的特点,提出采用基于Laplace小波的相关滤波实现冲击特征波形准确识别,提取故障特征频率的轴承诊断方法。机车柴油机运行测试试验证明,上述方法能准确诊断各种类型的配气齿轮传动装置故障。

基于实Laplace小波的脉冲涡流检测系统特性分析

研究脉冲涡流检测等效模型及其系统特性对提高仪器检测性能具有重要作用,首先针对现有模型中存在的不足,将脉冲涡流传感器和被测试件简化为RLC电路等效模型,指出因试件壁厚和传感器提离的波动而引起的模型中电感和涡流损耗的变化,均会在固有频率和阻尼比等系统特性上得到体现。然后基于Laplace小波特性的理论分析,选取实小波对脉冲涡流检测信号进行分析,给出了根据检测信号选取支集起点及结合参数向量确定支集长度的方法。最后搭建脉冲涡流试验台获取实际检测信号,用实Laplace小波对试验信号进行分析,得到了系统特性随试件壁厚和传感器提离变化的规律,为研究脉冲涡流检测系统的特性提供了新的途径。

基于形态滤波和Laplace小波的轴承故障诊断

针对强噪声背景下,轴承故障冲击响应的提取易被周围噪声干扰的问题,提出了一种基于数学形态学滤波和Laplace小波的包络谱分析方法。首先通过形态学滤波来滤除信号中的复杂噪声,增强信号的冲击特征,然后采用Laplace小波相关滤波法提取信号的冲击响应,最后对提取的冲击相关系数进行包络谱分析,即可诊断出故障。该方法结合了数学形态滤波和Laplace小波两者的优点,可以准确地捕捉到强噪声下的故障脉冲。将该方法应用于轴承内圈、外圈的故障诊断,与传统包络谱分析方法的对比结果很好地验证了所提方法的有效性。

利用Laplace小波和粒子群算法实现阻尼和频率精确计算

提出一种利用Laplace小波求自由衰减信号阻尼和频率的新方法.该方法利用Laplace小波实部的衰减特性来识别信号中的自由衰减波形,从而实现阻尼、频率的正确识别.同时为了提高识别效率,引入了粒子群算法来实现Laplace小波的参数寻优.仿真试验表明:这一方法具有较高的计算精度,且计算精度不受相邻模态耦合的影响.

一种基于小波尺度函数变换的Laplace反演方法

该文基于Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ小波尺度函数变换建立了关于ＬＡｐｌａｃｅ变换的一种反演数值方法．通过对小波尺度函数的低带通谱特性的定性与定量讨论，给出了这一反演方法所得原像函数的适用域．结果发现：其区域大小随着小波尺度函数的分辨指标（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｌｅｖｅｌ）选取的升高而增大．最后，以颤振曲线、具有指数增长的复函数、和一维振动弦的初边值问题等为例，定量给出了其反演方法的数值结果．通过与相应的原像精确结果对比发现：在反演的有效区域内，其数值反演的原像几乎与精确的原像图象重合．这表明这－Ｌａｐｌａｃｅ反演数值方法是有效和可靠的．

Laplace小波及其工程应用

小波变换是非平稳信号处理的有力工具 ,小波性质取决于它的基函数。在模态分析、机械监测诊断等领域 ,冲击响应信号十分普遍。一种单边衰减复指数型的Laplace小波基函数具有分析冲击响应信号的优势 ,采用Laplace小波相关滤波方法可提取振动信号中的冲击响应分量 。

基于车辆总线和Laplace小波的机车轴承诊断系统

为保证高速客运机车的行车安全,开发基于车辆总线的机车轴承故障诊断系统,通过车辆总线监测温度和振动信号对机车走行部轴承进行早期诊断和预警。给出诊断系统的硬件结构、软件功能与特点。分析机车轴承振动信号特征,针对故障轴承冲击响应由一系列单边衰减振荡信号组成,轴承故障特征频率包含的能量少且受到噪声干扰的特点,将Laplace小波引入轴承振动信号分析,提出基于Laplace小波相关滤波和包络谱分析提取故障特征频率的机车轴承诊断方法。试验表明,所开发的系统有很强的鲁棒性,能有效诊断机车走行部各种类型的故障。

有限区间上的分数阶扩散-波方程定解问题与Laplace变换

求解了如下的分数阶扩散-波方程定解问题0Dαtu=2ux2,0<x<1,t>0,0<α≤2,u(0,t;α)=0,u(1,t;α)=θ(t),u(x,0+;α)=0,当1<α≤2时,还有ut(x,0+;α)=0.其中θ(t)是Heaviside单位阶跃函数,0Dαt为关于时间t的α阶Caputo分数阶导数算子,u=u(x,t;α)为时间t的因果函数(即t<0时恒为零的函数).利用Laplace变换的复围道积分反演和离散化反演及FoxH函数理论,给出在计算上对大的t和小的t分别适用的解的表达式.

基于多普勒调制时移Laplace小波的列车轴承故障声信号瞬态成分快速提取方法

提出了一种基于多普勒调制时移Laplace小波的列车轴承故障声信号瞬态成分快速提取方法,包含“先粗后精”两个步骤:1)瞬态参数粗估计,利用现有的多普勒调制等周期Laplace小波模型粗略估计瞬态参数;2)参数精确估计与瞬态成分提取,构造多普勒调制时移Laplace小波模型,使用逐个匹配的策略进行瞬态参数精确估计和瞬态成分的提取。所提方法具有以下优点:1)更高的精度,使用的多普勒调制时移Laplace小波模型在时域内仅有一个时延参数定位的小波成分,能够解决周期瞬态模型在提取伪周期瞬态成分时匹配误差问题;2)高效率,由于使用了周期瞬态模型粗略估计瞬态成分参数,因此在瞬态成分逐个提取的过程中小波参数的范围可以设的很小,实验对比分析结果显示,与直接提取方式相比效率提高了71.46%。本研究提供了一种从含有多普勒畸变的列车轴承故障声信号中精确地、高效率地提取瞬态成分的方法。

采用Laplace变换分析桩基应力波传播问题

将土体中的混凝土桩基简化为黏滞介质中的一维黏弹性杆,桩顶部受锤头冲击产生内部应力波。根据杆内微元应力平衡条件建立杆中一维黏弹性应力波传播的控制方程,结合桩顶锤头冲击条件和桩底弹-黏性约束条件给出桩基两端的耦合边界条件。对控制方程和定解条件作Laplace变换并求解变换后的常微分方程,得到变换域的应力像函数解析解。采用数值反变换技术将像函数转变为时间域的应力波形。应用此方法可以较方便地分析桩基中应力波的产生、传播、反射及相互作用过程。

三维Laplace方程Cauchy问题的小波解(英文)

本文研究了三维Laplace方程的柯西问题.该问题是不适定的,即其解(若存在)不连续依赖原始数据.利用Meyer小波和小波Galerkin方法,获得了在L2范数意义下的稳定小波逼近解,并且给出分辨率水平的选取方法.

Laplace变换法及其在粘弹性波中传播的应用

针对波传播分析理论的发展历程进行了简要的综述,详细介绍了几种处理粘弹性波传播问题的分析方法,重点讲解Laplace变换法以及Laplace变换在粘弹性波中的应用,对比分析几种方法在各自应用上的优劣,由于Laplace变换法能准确地描述应力波在任意时刻、任意点的波动情况,在处理大尺寸混凝土类构件中应力波传播问题时具有其独特的优势。

基于ICEEMDAN−Laplace的足尺定向刨花板振动信号模态分析

为了无损、便捷检测足尺定向刨花板的动态剪切模量、弹性模量,在振动条件下通过改进型自适应噪声的完全集合经验模态分解(ICEEMDAN)和Laplace小波相关滤波法相结合来实现振动信号模态识别。采集足尺定向刨花板振动信号,通过ICEEMDAN分解得到若干固有模态函数(IMF)分量,将正交性指标和相关系数用作判据指标,并融合二次模态分解,筛选出含有足尺定向刨花板模态信息的IMF分量,再通过Laplace小波相关滤波提取足尺定向刨花板的固有频率,将检测结果与静态实验和仿真分析进行验证。结果表明:频率实验与仿真结果误差较小,在0.8%范围内;长度、宽度方向弹性模量动态检测结果与静态结果之间的相关系数分别为0.81282、0.74848,证明两者存在显著线性关系;面内剪切模量动、静态检测结果之间呈显著线性关系,相关性达到0.73385。