Дослідження методів вібродіагностики на основі вейвлет перетворення
Автор: Вакалюк Владислав Васильович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютеризовані системи управління та автоматика
Інститут: Інститут комп'ютерних технологій, автоматики та метрології
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Вакалюк В.В., Лагун І.І. (керівник). Дослідження методів вібродіагностики на основі вейвлет перетворення. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація Вібродіагностика – найбільш поширений метод діагностування технічних систем і устаткування, заснований на аналізі параметрів вібрації, або створюваної працюючим обладнанням, або є вторинною вібрацією, зумовленою структурою досліджуваного об’єкта [1]. Впровадження в системи вібродіагностики цифрових приладів з вбудованими спеціалізованими сигнальними процесорами дозволило в малогабаритних приладах в реальному часі виконувати багато видів аналізу сигналів, які істотно складніші ніж Фур’є перетворення-перетворення [2]. Крім того, впровадження методів автоматичної ідентифікації результатів аналізу і розпізнавання станів дозволило створити програми автоматичної постановки діагнозу і прогнозу з високою вірогідністю розпізнавання типових дефектів, що мають різну швидкість розвитку. Теорія вейвлетів дає зручний і ефективний інструмент для вирішення багатьох практичних завдань. На відміну від перетворень Фур’є, вейвлетперетворення одновимірних сигналів забезпечує двовимірне розгортання, при цьому частота і координата розглядаються як незалежні змінні, що дає можливість аналізувати сигнал відразу в двох просторах [3]. Цей метод відкриває нові можливості акустичної діагностики машин і конструкцій, що базуються на його основних перевагах, до яких відноситься висока інформативність методу. Об’єкт дослідження – нестаціонарні флуктуаційні та шумові сигнали (на прикладі вібраційних сигналів роторних машин). Предметом дослідження є методи вібродіагностики з використанням вейвлет перетворень. Метою роботи є аналіз та дослідження методів вібродіагностики на основі вейвлет перетворення та оцінка сигналів вібрації. У вступі обґрунтовано актуальність теми магістерської кваліфікаційної роботи сформульовано мету та основні задачі досліджень, визначено наукову новизну роботи. В першому розділі розглянуто сучасні методи вібродіагностики, проведено аналіз та класифікацію цих методів. Визначено, що спектральний аналіз – це метод обробки сигналів, що дозволяє виявити частотний склад сигналу. Виявлення підвищених амплітуд вібрації на частотах, що збігаються з частотами можливих пошкоджень елементів, на резонансних частотах деталей, на частотах протікання робочого процесу допомагає виявити і ідентифікувати несправність на різних стадіях його розвитку [4]. Одним з основних недоліків, що властиві діагностиці за складовими спектра вібрації є некоректність результатів при обробці нестаціонарних сигналів. Тому актуальним є використання у вібродіагностиці методів вейвлет-аналізу. У другому розділі роботи розглянуто особливості спектральних методів вібродіагностики, визначено загальні принципи застосування методів вейвлет перетворення у вібродіагностиці. Встановлено, що у вібродіагностиці використовуються як метод неперервного вейвлет перетворення, так і методи дискретного вейвлет перетворення. Визначальним фактором при проведенні вейвлетперетворення будь-якого виду є вибір материнського вейвлета [4]. Розглянуто вибір параметрів і результатів візуалізації неперервного вейвлет перетворення, опрацювання сигналу вібрації з використанням дискретного вейвлет перетворення, а також визначено методологію та алгоритм вейвлет аналізу вібраційних сигналів [4]. У третьому розділі застосування вейвлет перетворення для аналізу вібраційного сигналу розглянуто на прикладі вібросигналу коробки передач [5]. В системі MatLab проведено дослідження ефективності використання методів вейвлет перетворення для аналізу вібраційних сигналів. Проведено дослідження скейлограм, які відповідають найбільш характерним дефектам вібросигналів [6]. Розглянуто вплив шуму на виявлення несправностей у вібросигналі та застосування дискретного вейвлет-перетворення для попереднього знешумлення сигналів. Отже, використання методів вейвлет-перетворень у вібродіагностиці представляє нові можливості, що базуються на його основних перевагах, в чис лі яких: висока чутливість до форм малих амплітуд і тривалості, можливості аналізу нестаціонарних сигналів, де вейвлет-перетворення виявляється більш ефективним, ніж традиційне перетворення Фур’є, можливість широкого вибору материнських вейвлетів, які найбільш ефективні для локальних задач діагностики, можливість очищення від шуму виміряного сигналу з використанням порогової обробки вейвлет коефіцієнтів. Ключові слова: вібродіагностика, вейвлет-аналіз, вібросигнал, скейлограма, вейвлет перетворення. [1]. Русов, В.А. Спектральная вибродиагностика. – Пермь: Изд-во «ВиброЦентр», 1996. – 176 с. [2]. Неразрушающий контроль: Справочник в 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева, Т.7: В 2 кн. Кн. 2: Ф.Я. Балицкий, А.В. Барков, Н.А. Баркова и др. Вибродиагностика. – М.: Машиностроение, 2005. – 829 с. [3]. Малла, С. Вейвлеты в обработке сигналов: Пер. с англ. – М.: Мир, 2005. – 671 с. [4]. Lagun, I.; Selection of wavelet basis for the effectiveness processing of signals / I. Lagun, A. Nakonechnyi. // Вестник Брестского государственного технического университета, 2016 – №5 – С. 69–73. [5]. Peng Z.K., Chu F.L. Application of the wavelet transform in machine condition monitoring and fault diagnostics: a review with bibliography // Mechanical Systems and Signal Processing. – 2004. Vol. 18. Issue 2. – P. 199-221 [6]. Ларин, В.Ю. Исследование нестационарного сигнала с помощью вейвлет-преобразования / В.Ю. Ларин В.Ю, А.А. Морозов, Е.Ю. Купцова // Вестник Инженерной академии Украины. – 2008. – № 3-4. – С. 110-115.