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Examination of the Diagnostic Value and Estimation of the Chaos Phenomenon in Temporomandibular Joint Sounds Using Fractal Dimension
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作者 ZHANG Yu-wei LIU Zhen-zhai +1 位作者 WANG Yu-sheng LU Jian-hui 《Chinese Journal of Biomedical Engineering(English Edition)》 2008年第2期79-85,共7页
The aim of this study is to estimate the chaos phenomenon in temporomandibular joints (TMJ) sound using fractal dimension (FD),and to examine the diagnostic value of the FD in comparing TMJ sounds produced by 6 asympt... The aim of this study is to estimate the chaos phenomenon in temporomandibular joints (TMJ) sound using fractal dimension (FD),and to examine the diagnostic value of the FD in comparing TMJ sounds produced by 6 asymptomatic and 25 symptomatic TMJ. Multiple mandibular opening and closing cycles recorded were used to calculate the waveform dimension and correlation dimension in the FD. Chaos in the TMJ sounds was estimated by the FD that was saturated with some constant value to an increase of embedding dimension. Results reveal that fractal analysis produces a high degree of reproducibility within,and similarity across subjects,and indicate that both FD values of the asymptomatic TMJ sounds are significantly higher than those of the symptomatic. These findings suggest that chaos is present in TMJ sounds and the difference in the FD is of diagnostic value in evaluation of pathological change in TMJ sound signals. 展开更多
关键词 temporomandibular joint sound fractal dimension chaos waveform dimension correlation dimension
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Chaos, Fractal and Recurrence Quantification Analysis of Surface Electromyography in Muscular Dystrophy 被引量:1
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作者 Elio Conte Ken Ware +5 位作者 Riccardo Marvulli Giancarlo Ianieri Marisa Megna Sergio Conte Leonardo Mendolicchio Enrico Pierangeli 《World Journal of Neuroscience》 2015年第4期205-257,共53页
We analyze muscular dystrophy recorded by sEMG and use standard methodologies and nonlinear chaotic methods here including the RQA. We reach sufficient evidence that the sEMG signal contains a large chaotic component.... We analyze muscular dystrophy recorded by sEMG and use standard methodologies and nonlinear chaotic methods here including the RQA. We reach sufficient evidence that the sEMG signal contains a large chaotic component. We have estimated the correlation dimension (fractal measure), the largest Lyapunov exponent, the LZ complexity and the %Rec and %Det of the RQA demonstrating that such indexes are able to detect the presence of repetitive hidden patterns in sEMG which, in turn, senses the level of MU synchronization within the muscle. The results give also an interesting methodological indication in the sense that it evidences the manner in which nonlinear methods and RQA must be arranged and applied in clinical routine in order to obtain results of clinical interest. We have studied the muscular dystrophy and evidence that the continuous regime of chaotic transitions that we have in muscular mechanisms may benefit in this pathology by the use of the NPT treatment that we have considered in detail in our previous publications. 展开更多
关键词 chaos ANALYSIS correlation dimension LZ Complexity Recurrence Quantification ANALYSIS MUSCULAR DYSTROPHY chaos and fractal Estimation by Surface ELECTROMYOGRAPHY
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THE FAULT DIAGNOSIS TECHNOLOGY BASED ON FRACTAL GEOMETRY FOR LOGGING TRUCK ENGINE
3
作者 杜元虎 朱建新 吴跃成 《Journal of Northeast Forestry University》 SCIE CAS CSCD 1996年第4期65-67,共3页
The paper discusses the fundamental conceptions and properties of fractal geometry.The definitions of fractal dimension are described and the mathods of calculating fractal dimension are introduced. The paper research... The paper discusses the fundamental conceptions and properties of fractal geometry.The definitions of fractal dimension are described and the mathods of calculating fractal dimension are introduced. The paper researches the peculiarities of fault diagnosis for logging truck engine and puts forward the technical way of diagnosing the faults with the help of the fractal geometry. 展开更多
关键词 Logging truck Fault diagnosis fractal fractal dimension ENGINE
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联合TVF-EMD和SSA降噪的轴承故障特征提取
4
作者 孙骥 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第10期21-28,共8页
针对滚动轴承早期故障信号微弱、故障特征难以提取的问题,文章提出了一种基于时变滤波经验模态分解(time-varying filtering based empirical mode decomposition,TVF-EMD)模态分量自适应融合与奇异谱分析(singular spectrum analysis,S... 针对滚动轴承早期故障信号微弱、故障特征难以提取的问题,文章提出了一种基于时变滤波经验模态分解(time-varying filtering based empirical mode decomposition,TVF-EMD)模态分量自适应融合与奇异谱分析(singular spectrum analysis,SSA)降噪的滚动轴承早期故障特征提取方法。首先,为了降低故障信号的非线性和非平稳性,通过TVF-EMD将轴承信号分解为一系列内蕴模态函数(IMF)。其次,为了克服TVF-EMD分解后IMF分量过多的不足,利用IMF的峭度、复杂度和分形维数构造了复合敏感模态判定因子(composite sensitive mode determination factor,CSMDF),通过CSMDF对IMF分量进行降序排列,并依据复合敏感模态判定因子递增原则对IMF分量依次进行融合,直至找到最优融合分量。最后,通过SSA对最优融合分量降噪,对降噪后分量进行Hilbert包络谱分析,实现轴承故障的特征提取。通过仿真故障信号以及两个实测故障信号对所提方法的性能进行了试验分析,试验结果表明,该方法具有良好的敏感特征筛选融合能力和降噪能力,能更准确地提取出轴承早期故障特征,实现噪声环境下轴承故障类型的准确识别。 展开更多
关键词 滚动轴承 TVF-EMD 分形维数 故障诊断 奇异谱分析
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大气介质红外辐射场混沌与分形特征
5
作者 徐文君 孙胜利 刘高睿 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期261-267,共7页
大气介质是红外光学的重要传播媒介,也是影响红外动态信号检测与追踪的复杂背景。与固、液态介质相对稳定的性质相比,大气介质具有动态复杂性与长期不可预测性,阻碍了将其他领域成功的波动技术(如弹性波成像与反演、量子场波函数等)引... 大气介质是红外光学的重要传播媒介,也是影响红外动态信号检测与追踪的复杂背景。与固、液态介质相对稳定的性质相比,大气介质具有动态复杂性与长期不可预测性,阻碍了将其他领域成功的波动技术(如弹性波成像与反演、量子场波函数等)引入大气电磁波场,故传统经典物理学理论无法精确刻画此类复杂系统问题。但自然界此类场中产生的无序性与随机性通常可用分形的概念来阐述。利用风云4A气象卫星记录的红外云图,以水汽-二氧化碳波段的红外辐射波场为例,选取云图上任一无规时间序列,计算分形维度为分数与最大Lyapunov指数为正,初步判断大气介质红外辐射场具有混沌特征,也证明红外辐射场的动力学行为是有限自由度控制的动态非线性不规则行为。根据排列熵参数取值范围(0.87,0.92)趋于1判定,风云4A涵盖0.45~13.8μm波段的全红外数据显示强混沌性,且混沌强度分布具有空间不均匀性。本项工作既为利用混沌特性来研究动目标及背景杂波动态演化机理、捕捉时敏微扰信号以及对水陆空红外辐射场进行中长期非线性预测等提供了理论前提;也为建立大气红外辐射场的非保守耗散方程,刻画传输介质特性以及研究宏观与微观传播机理等基本问题奠定了实验基础。 展开更多
关键词 混沌 LYAPUNOV指数 分形维度 相关维度 排列熵
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Fractal characterization and frequency properties of near-fault ground motions 被引量:2
6
作者 Yang Dixiong Zhang Changgeng 《Earthquake Engineering and Engineering Vibration》 SCIE EI CSCD 2013年第4期503-518,共16页
This study explores the irregularity and complexity of strong earthquake ground motions from the perspective of fractal geometry, and constructs a relation with the frequency content of the ground motions. The box-cou... This study explores the irregularity and complexity of strong earthquake ground motions from the perspective of fractal geometry, and constructs a relation with the frequency content of the ground motions. The box-counting fractal dimensions and five representative period parameters of near-fault ground motions from the Chi-Chi and Northridge earthquakes are calculated and compared. Numerical results indicate that the acceleration and velocity time histories of ground motions present the statistical fractal property, and the dominant pulses of near-fault ground motions have a significant influence on their box dimensions and periods. Further, the average box dimension of near-fault impulsive ground motions is smaller, and their irregular degree of wave forms is lower. Moreover, the box dimensions of ground motions reflect their frequency properties to a large extent, and can be regarded as an alternative indicator to represent their frequency content. Finally, the box dimension D of the acceleration histories shows a considerably negative correlation with the mean period T. Meanwhile, the box dimension of the velocity histories Dye is negatively correlated with the characteristic period T and improved characteristic period Tgi. 展开更多
关键词 near-fault ground motions fractal property box-counting dimension frequency content indicators correlation analysis
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APPLICATION OF FRACTAL THEORY IN TRANSIENT CHAOTIC SIGNAL DETECTION
7
作者 HE Wan-xun(何万迅) +1 位作者 SHI Wen-kang(施文康) 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2002年第1期4-7,共4页
According to the definition of correlation dimension in fractal theory, this paper presented a method to determine and assess noise part in detected transient signal. Such work is essential to decrease the noise part ... According to the definition of correlation dimension in fractal theory, this paper presented a method to determine and assess noise part in detected transient signal. Such work is essential to decrease the noise part in the detected signal. It is proved that heart period signal (HPS) is one typical sort of transient chaotic signal. Through experiment and simulation, the analysis of chaotic HPS in the detected signal was done. In the end, we deepen the researches on attractor dimension of HPS for persons who are different in age. 展开更多
关键词 fractal correlation dimension chaos ATTRACTOR dimension HEART period signal ELECTROCARDIOGRAPH
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基于改进的CEEMDAN与关联维数的石化轴承故障特征提取 被引量:1
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作者 周正南 刘美 +3 位作者 吴斌鑫 莫常春 高兴泉 张斐 《机床与液压》 北大核心 2023年第5期212-217,共6页
针对石化机组轴承振动信号难以自动区分的问题,提出一种基于改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)与关联维数的石化轴承故障特征提取方法。选取某故障诊断重点实验室实测的轴承故障数据中4种工况下的轴承振动信号进行测试分析... 针对石化机组轴承振动信号难以自动区分的问题,提出一种基于改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)与关联维数的石化轴承故障特征提取方法。选取某故障诊断重点实验室实测的轴承故障数据中4种工况下的轴承振动信号进行测试分析,采用改进的CEEMDAN分解测得的振动信号得到多个模态分量IMF,对得到的高频分量进行叠加求和后求取数据的嵌入维数和延迟时间并进行相空间重构,结合G-P算法求不同嵌入维数下的关联维数进行特征提取。通过极限学习机进行实验,准确率达到92.5%,证明了方法的有效性。 展开更多
关键词 轴承 故障诊断 CEEMDAN 关联维数 G-P算法
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分形盒维数抗噪研究及其在故障诊断中的应用 被引量:49
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作者 郝研 王太勇 +2 位作者 万剑 张攀 刘路 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期540-545,共6页
针对不同噪声强度的影响,分析了分形盒维数的抗噪能力。实验结果表明:在信噪比较大时,分形盒维数基本不受影响,能够反映信号的真实分形特征;当信噪比较小时,分形盒维数的值随着噪声的增强而变大,并且具有明显的线性关系。由于分形盒维... 针对不同噪声强度的影响,分析了分形盒维数的抗噪能力。实验结果表明:在信噪比较大时,分形盒维数基本不受影响,能够反映信号的真实分形特征;当信噪比较小时,分形盒维数的值随着噪声的增强而变大,并且具有明显的线性关系。由于分形盒维数具有抗噪性,当滤波方法比较简单时,仍然可以在一定程度上体现信号的非线性特征。因此,分形盒维数具有一定的抗噪性,可以在机械故障诊断中得到更广泛的应用。 展开更多
关键词 分形 盒维数 抗噪性 故障诊断 滤波
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基于分形维数和支持向量机的串联电弧故障诊断方法 被引量:69
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作者 杨凯 张认成 +3 位作者 杨建红 杜建华 陈首虹 涂然 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期70-77,共8页
电弧故障是引起电气火灾的重要原因之一。针对串联电弧故障随机性、多样性和隐蔽性等带来的诊断难题,为提高故障诊断率,设计了一种新的串联电弧故障诊断方法。借助高频电流传感器和高速数据采集系统采集串联电弧故障电流,通过分形维数... 电弧故障是引起电气火灾的重要原因之一。针对串联电弧故障随机性、多样性和隐蔽性等带来的诊断难题,为提高故障诊断率,设计了一种新的串联电弧故障诊断方法。借助高频电流传感器和高速数据采集系统采集串联电弧故障电流,通过分形维数定量衡量高频电流信号的混沌特性,以便提取串联电弧故障的特征信息,以盒维数和关联维数构造串联电弧故障的特征向量,采用最小二乘支持向量机对电流信号的特征向量进行分类,实现了线路正常与串联电弧故障状态的正确区分。运用所建立的实验平台验证了整个诊断方法的有效性,实验结果表明,串联电弧故障诊断率达到98%以上,所设计的诊断方法具有良好的泛化能力。 展开更多
关键词 串联电弧故障 分形维数 高频信号 盒维数 关联维数 支持向量机
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关联维数在设备状态监测中的应用研究 被引量:14
11
作者 滕丽娜 刘天雄 +1 位作者 佟德纯 陈兆能 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期399-403,共5页
提出用关联维数来定量描述机械设备的工作状态 ,进而对设备进行故障诊断。同时研究了噪声对关联维数计算结果的影响 ,并提出用采样迭代奇异值降噪算法对原始数据进行降噪处理。文中以 ZYB80 A型复合气泵为例 ,计算了气泵在不同工作状态... 提出用关联维数来定量描述机械设备的工作状态 ,进而对设备进行故障诊断。同时研究了噪声对关联维数计算结果的影响 ,并提出用采样迭代奇异值降噪算法对原始数据进行降噪处理。文中以 ZYB80 A型复合气泵为例 ,计算了气泵在不同工作状态下降噪处理后振动信号的关联维数 ,分析结果表明 ,气泵不同运行情况所对应的关联维数有明显不同 ,因此可以用关联维数区分气泵的运行状态。以关联维数作为故障诊断的依据 。 展开更多
关键词 状态监测 故障诊断 关联维数 分形理论 机械设备
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基于数学形态学的分形维数计算及在轴承故障诊断中的应用 被引量:30
12
作者 李兵 张培林 +2 位作者 任国全 刘东升 米双山 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期191-194,共4页
滚动轴承故障信号是一种典型的非线性信号,分形几何为描述轴承故障信号的特性提供了一个有力的分析工具。基于数学形态学的分形维数是在Minkowski-Boulingand维数基础上拓展的一种采用形态学操作计算分形维数的新方法。较详细的阐述了... 滚动轴承故障信号是一种典型的非线性信号,分形几何为描述轴承故障信号的特性提供了一个有力的分析工具。基于数学形态学的分形维数是在Minkowski-Boulingand维数基础上拓展的一种采用形态学操作计算分形维数的新方法。较详细的阐述了基于数学形态学的分维数计算方法,对比分析了与传统盒维数方法的区别与联系,并对实际的滚动轴承正常、滚动体故障、内圈故障和外圈故障信号进行了分析,结果表明,基于数学形态学的分维数计算方法具有计算速度快,估计准确稳定的特点,为准确判断滚动轴承故障状态提供了一种快速有效的新方法。 展开更多
关键词 分形 数学形态学 滚动轴承 故障诊断 特征提取
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关联维数在大型旋转机械故障诊断中的应用 被引量:33
13
作者 汪慰军 陈进 吴昭同 《振动工程学报》 EI CSCD 2000年第2期229-234,共6页
将描述混沌运动的关联维数用于大机组振动信号的分析 ,并针对故障诊断的实际情况 ,从点间距的计算、动态关联和标度区的判断等方面对关联维数的 G- P算法作了一定的改进。分析结果表明 :由于不同故障的动力学产生机制不同 ,通常也具有... 将描述混沌运动的关联维数用于大机组振动信号的分析 ,并针对故障诊断的实际情况 ,从点间距的计算、动态关联和标度区的判断等方面对关联维数的 G- P算法作了一定的改进。分析结果表明 :由于不同故障的动力学产生机制不同 ,通常也具有不同的关联维数。因此 。 展开更多
关键词 故障诊断 非线性 混沌 关联维数 大型旋转机械
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关联维数分析方法及其在液压泵故障诊断中的应用 被引量:31
14
作者 姜万录 陈东宁 姚成玉 《传感技术学报》 CAS CSCD 2004年第1期62-65,共4页
研究了混沌与分形的特征参数 关联维数的计算方法 ,分析了其计算参数的选择依据 ,并计算出液压泵正常和故障状态压力信号的关联维数。通过对液压泵的实验证明 ,设备在不同状态下具有明显不同的关联维数。因此 ,关联维数分析方法可以作... 研究了混沌与分形的特征参数 关联维数的计算方法 ,分析了其计算参数的选择依据 ,并计算出液压泵正常和故障状态压力信号的关联维数。通过对液压泵的实验证明 ,设备在不同状态下具有明显不同的关联维数。因此 ,关联维数分析方法可以作为设备状态监测与故障诊断的有力依据 ,并具有较为广阔的应用前景。 展开更多
关键词 关联维数 液压泵 故障诊断 分形
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分形几何及其在旋转机械故障诊断中的应用 被引量:31
15
作者 蒋东翔 黄文虎 徐世昌 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第2期27-31,共5页
从工程应用出发论述了分形几何学的基本概念和性质,给出了描述分形特征的重要参数-分维数的定义,介绍了求分维数的方法和技巧,对分形几何在旋转机械故障诊断中的应用问题作了讨论,并给出了几个振动故障信号分析实例。
关键词 旋转机械 故障诊断 分维数 分形几何
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形态学广义分形维数在发动机故障诊断中的应用 被引量:23
16
作者 李兵 张培林 +2 位作者 任国全 刘东升 米双山 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期208-211,259,共5页
发动机故障信号是一种典型的非线性信号,分形几何理论为描述非线性故障信号的特性提供了一个有力的分析工具。广义分形维数能够很好的描述信号的几何特征和局部尺度行为,所蕴含的信息比单一的分形维数要深刻而全面。针对传统的广义分形... 发动机故障信号是一种典型的非线性信号,分形几何理论为描述非线性故障信号的特性提供了一个有力的分析工具。广义分形维数能够很好的描述信号的几何特征和局部尺度行为,所蕴含的信息比单一的分形维数要深刻而全面。针对传统的广义分形维数计算方法的缺陷,本文提出基于数学形态学操作的广义分形维数计算方法,并对发动机正常、失火和气门间隙过大故障信号进行了分析,结果表明,与传统的盒计数法计算的广义分形维数相比,形态学广义分形维数能够更加有效地区分发动机在不同状态下的信号,并且数学形态学只涉及简单的加减和取大、取小运算,因此计算简单快速,为准确判断发动机故障状态提供了一种快速有效的新方法。 展开更多
关键词 数学形态学 多重分形 广义分形维数 发动机 故障诊断 特征提取
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分形维数及其在滚动轴承故障诊断中的应用 被引量:70
17
作者 吕志民 徐金梧 翟绪圣 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期88-91,共4页
将分形维数用于刻划滚动轴承在不同故障状态下表现的非线性行为,进而对故障分类。试验结果表明,滚动轴承振动信号在不同故障状态下的分形维数是不同的,可以将分形维数作为识别滚动轴承故障的特征量。
关键词 故障诊断 滚动轴承 分形维数
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基于非线性几何不变量的轴承故障诊断方法研究 被引量:12
18
作者 关贞珍 郑海起 +1 位作者 杨云涛 王彦刚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第11期130-133,209,共5页
针对轴承传动本身具有非线性而在传统故障诊断中又被忽略掉的问题,提出了基于分形和混沌等非线性几何不变量的轴承故障诊断方法。该方法对测得的轴承振动时间序列去噪以后进行相空间重构,然后计算重构信号的分形维数、Lypunove指数、K... 针对轴承传动本身具有非线性而在传统故障诊断中又被忽略掉的问题,提出了基于分形和混沌等非线性几何不变量的轴承故障诊断方法。该方法对测得的轴承振动时间序列去噪以后进行相空间重构,然后计算重构信号的分形维数、Lypunove指数、K熵、关联距离熵等多个几何不变量,并以此作为轴承故障诊断特征量,输入到径向基神经网络,对轴承故障进行模式识别。实验结果表明该方法能有效区别轴承各种故障状态,且为旋转机械的故障诊断提供了一种新方法。 展开更多
关键词 轴承 故障诊断 非线性 混沌 分形
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关联维数和Kolm ogorov熵在航空发动机故障诊断中的应用 被引量:24
19
作者 余波 李应红 张朴 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期219-224,共6页
总结了关联维数和K o lm ogorov熵的计算方法,给出详细的计算步骤,并通过对某型发动机在不同状态下关联维数和K o lm ogorov熵的计算和混沌特性分析,提出一种将关联维数和K o lm ogorov熵结合使用的新的故障诊断手段。实验结果表明:由... 总结了关联维数和K o lm ogorov熵的计算方法,给出详细的计算步骤,并通过对某型发动机在不同状态下关联维数和K o lm ogorov熵的计算和混沌特性分析,提出一种将关联维数和K o lm ogorov熵结合使用的新的故障诊断手段。实验结果表明:由于不同故障的动力学产生机制不同,通常也具有不同的关联维数和K o l-m ogorov熵,故关联维数和K o lm ogorov熵可用于故障的特征提取。 展开更多
关键词 航空、航天推进系统 航空发动机 故障诊断 混沌 关联维数 Kolmogorov熵
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关联维数的计算及其在大机组故障诊断中的应用 被引量:10
20
作者 汪慰军 陈进 +1 位作者 吴昭同 姜鸣 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第9期1265-1268,共4页
论述了关联维数在大型旋转机械故障诊断中的应用 ,并针对故障诊断的实际情况 ,对关联维数的 G- P算法作了一定的改进 .传统的 G- P算法使用欧几里德范式计算点间距 ,包含了较多的重复运算 ,使用改进的点间距计算公式不仅简单 ,而且可借... 论述了关联维数在大型旋转机械故障诊断中的应用 ,并针对故障诊断的实际情况 ,对关联维数的 G- P算法作了一定的改进 .传统的 G- P算法使用欧几里德范式计算点间距 ,包含了较多的重复运算 ,使用改进的点间距计算公式不仅简单 ,而且可借助于递推公式以节省计算时间 ;引入最小动态关联时间以便消除流数据的动态关联特性 ;建议采用局部斜率曲线以判断标度区间的范围 .对数据长度和噪声干扰对于关联维数计算结果的影响进行了仿真分析 .研究结果表明 :由于不同故障的动力学产生机制不同 ,通常也具有不同的关联维数 。 展开更多
关键词 旋转机械 关联维数 非线性故障 故障诊断
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