Использование непрерывного вейвлет-преобразования для диагностирования электропроводной арматуры
Метод определения технического состояния электроприводной арматуры, основанный на применении непрерывного вейвлет-преобразования. Проверка точности восстановленных сигналов в данных диапазонах частот. Спектральный анализ на основе преобразования Фурье.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.05.2017 |
| Размер файла | 116,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Южно-Российский государственный технический университет
использование непрерывного вейвлет преобразования для диагностирования электроприводной арматуры
П.В. Синельщиков, А.С. Новожилов
Волгодонск
Предложен метод определения технического состояния электроприводной арматуры, основанный на использовании непрерывного вейвлет - преобразования.
На сегодняшний день большой интерес среди специалистов вызывает метод диагностирования технического состояния электроприводной арматуры (ЭПА) по токовому сигналу с использованием спектрального анализа на основе быстрого преобразования Фурье. Данный метод получил широкое распространение за рубежом [1, 2, 3]. Отечественных работ по данной тематике сравнительно мало [4, 5].
Следует отметить, что существуют некоторые трудности практического применения указанного метода для диагностирования ЭПА это: увеличение отношения сигнал-шум, которое образуется в виду его усреднения и синхронного накопления; малая разрешающая способность анализа в высокочастотной области, что требует применения процедур детектирования (анализ огибающей). Кроме того, традиционный спектральный анализ не эффективен для нестационарных сигналов с временным масштабом нестационарности много меньшим продолжительности сигнала, подлежащего анализу. Это связано с усреднением мощности флуктуации при спектральном анализе (спектр мощности) по всему времени наблюдения сигнала. Так же, не учитывается возможность изменения частоты во времени в связи появления задиров при работе ЭПА и ложных гармоник в сигнале при различных помехах, появляющихся в электрической сети.
Одним из возможных решений, позволяющим производить анализ изменения частотных составляющих сигнала во времени, является использование полосовых фильтров. Однако присутствующие частоты в токовом сигнале зачастую располагаются достаточно близко друг к другу, и поэтому при их выделении происходит искажение в результате попадания соседних составляющих в полосы затухания полосового фильтра.
Данные трудности могут быть преодолены за счет использования свойства локальности непрерывного вейвлет преобразования (НВП), что позволит тем самым анализировать и обрабатывать нестационарные (во времени) или неоднородные (в пространстве) токовые сигналы.
Непрерывное вейвлет-преобразование определяется выражением (1), а обратное преобразование - (2).
где - сигнал - вейвлет-родитель; - масштаб; b - сдвиг.
где - постоянной допустимости; - преобразование Фурье от , при условии .
Согласно формулам (1) и (2) интеграл должен быть вычислен на бесконечных интервалах, в то время как, практически его необходимо определить в интервале с определенными границами. Это приводит к существенной потере информации. Данное обстоятельство может быть компенсировано путем введения двух функций предложенных Арата Масудом [6], которые компенсируют высоко- и низкочастотные потери. Их описание определено выражениями (3) и (4) соответственно:
где,
Оцифрованный токовый сигнал является дискретным, поэтому интегрирование заменяется суммой с шагом дискретизации выборки данных. Для анализа используется огибающая, алгоритм построения которой был описан в [7].
Риc. 1 Пример анализа токового сигнала а) участок огибающей токового сигнала; б)фрагмент вейвлет спектра; в)спектр Фурье
Рассмотрим более подробно предлагаемый метод. По огибающей токового сигнала (рис.1,а) рассчитывается вейвлет спектр по формуле (1), представленный на рис.1,б. Далее в интервалах интересующих частотных полос производится, с использованием формулы (2), их восстановление. Восстановленные сигналы представлены на рис. 2,а,б. В приведенном примере использованы диапазоны от 0 до 5 Гц и от 22 до 26 Гц. Оценка технического состояния сводится к сравнению максимальных и средних амплитудных значений по восстановленным сигналам, описывающих работу оборудования, с их эталонными значениями для бездефектного состояния механизма.
Рис. 2 Восстановленные сигналы: a) участок восстановленного сигнала в диапазоне от 0 до 5 Гц; б) участок восстановленного сигнала в диапазоне от 22 до 26 Гц
Проверка точности восстановленных сигналов в указанных диапазонах частот была выполнена путем сравнения их суммы с исходным сигналом, в результате чего среднеквадратическая ошибка не превысила 2%.
Использование НВП позволяет не только следить за изменением частотных составляющих токового сигнала ЭПА, но и так же контролировать их амплитуду. Применение данного метода на практике подтвердило его бо'льшую чувствительность к определению дефектов по сравнению со спектральным анализом на основе преобразования Фурье.
Литература
вейвлет преобразование электроприводной арматура
1. Altug S., Mo-Yuen C., Joel H. Fuzzy Inference Systems Implemented on Neural Architectures for Motor Fault Detection and Diagnosis / IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 46. № 6 1999. С. 60-72.
2. Bayir R., Bay O. F. Kohonen Network based fault diagnosis and condition monitoring of serial wound starter motors / IJSIT Lecture Note of International Conferense on Intelligent Knowledge Systems, Vol. 1, № 1, 2004.С. 30-36.
3. Marques Cardoso, A.J. Inter-Turn Stator Winding Fault Diagnosis in Three-Phase Induction Motors, by Park's Vector Approach / IEEE Transaction on Energy Conversion, Vol. 14. № 3, 1999. С. 102-105.
4. Петухов В., Соколов В. Диагностика состояния электродвигателей. Метод спектрального анализа потребляемого тока / Новости электротехники. № 1, 2005. С. 15-18.
5. Сиротин Д.В. Использование параметров токового сигнала электродвигателя для оценки технического состояния электромеханического оборудования [Текст] / Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки, 2006 г. С. 57-62.
6. Arata Masuda. Accurate Computation of Forward/Inverse Continuous Wavelet Transform / Memoirs of the Faculty of Engineering and Design Kyoto Institute of Technology. 2003. 10 c.
7. Синельщиков П.В. Алгоритм построения огибающей токового сигнала электроприводной арматуры/ П.В. Синельщиков, А.В. Чернов, В.Н. Никифоров// Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: Материалы VIII Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 28 сент. 2007г./ Юж.-Рос. гос. техн. Ун-т (НПИ). Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. С. 83-88.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Способы преобразования звука. Применение преобразования Фурье в цифровой обработке звука. Свойства дискретного преобразования Фурье. Медианная фильтрация одномерных сигналов. Применение вейвлет-анализа для определения границ речи в зашумленном сигнале.
курсовая работа [496,8 K], добавлен 18.05.2014Изучение понятия математической физики. Действительная и комплексная формы интеграла Фурье. Оригинал, изображение и операция над ними. Основные свойства преобразования Лапласа. Применение интегральных преобразований при интегрировании уравнений матфизики.
курсовая работа [281,3 K], добавлен 05.04.2014Возможности развития двумерной спектроскопии ЯМР. Использование методов Фурье-спектроскопии с использованием Фурье-преобразования в процессе проведения двумерного ЯМР-эксперимента, обработка данных. Корреляция и ее значение в гетероядерном случае.
реферат [1,0 M], добавлен 27.08.2009Анализ и экспериментальная проверка формул преобразования сопротивления, соединенных последовательно и параллельно. Механизм преобразование навыков построения потенциальных диаграмм, направления реализации и назначение данного процесса, результаты.
лабораторная работа [26,8 K], добавлен 11.04.2016Принципы преобразования тепловой энергии в электрическую. Фотоэлектрический метод преобразования в солнечных батареях. Преимущества и недостатки ветроэлектростанций. Конструкции и типы ветровых энергоустановок. Ядерные реакторы на быстрых нейтронах.
реферат [25,3 K], добавлен 22.01.2011Составление дифференциальных уравнений, описывающих динамические электромагнитные процессы, применение обобщенных приемов составления математического описания процессов электромеханического преобразования энергии. Режимы преобразования энергии.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 22.09.2009Солнечные электростанции как один из источников преобразования электроэнергии, принципы и закономерности их функционирования, внутреннее устройство и элементы. Порядок преобразования солнечной энергии в электрическую. Оценка энергетической эффективности.
презентация [540,5 K], добавлен 22.10.2014Изменение формы движущегося объекта и другие явления в рамках преобразования Лоренца. Гносеологические ошибки Специальной теории относительности А. Эйнштейна. Проблема определения границ применимости альтернативной интерпретации преобразования Лоренца.
доклад [3,1 M], добавлен 29.08.2009Изучение устройства прецизионного прямого электропривода и определение параметров применения электроприводов для запорной арматуры. Показатели и недостатки механических систем с редуктором. Описание требований к электрическим приводам запорной арматуры.
реферат [406,0 K], добавлен 27.12.2012Характеристика спектрального метода анализа сигналов, при помощи которого можно оценить спектральный состав сигнала, а также количественно выяснить его энергетические показатели. Корреляционный анализ сигнала для оценки прохождения сигнала через эфир.
курсовая работа [169,7 K], добавлен 17.07.2010Структура электромеханической системы. Приемы составления математического описания процессов электромеханического преобразования энергии. Анализ свойств двигателей в системах электропривода. Условия коммутации тока на коллекторе машин постоянного тока.
реферат [2,5 M], добавлен 03.01.2010Волноводный акустический метод контроля. Спектральное представление сигнала. Выбор и обоснование, расчет основных параметров для платы аналого-цифрового преобразования. Подробные характеристики ноутбука DELL Inspirion N5110. Автоматическая система.
курсовая работа [886,4 K], добавлен 09.03.2013Гидравлические машины как устройства, служащие для преобразования механической энергии двигателя в энергию перемещаемой жидкости или для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, методика расчета ее параметров.
курсовая работа [846,7 K], добавлен 09.05.2014Понятие измерительных приборов, их виды и классификация. Способы снятия показаний, входные и выходные сигналы. Структурная схема средства измерений прямого преобразования. Устройство и назначение вольтметров и амперметров. Принцип действия манометра.
презентация [243,5 K], добавлен 28.03.2013Исходные соотношения теории теплопроводности и термоупругости тонких изотропных оболочек. Применение двумерного интегрального преобразования Фурье к исходным соотношениям. Сведение задачи теплопроводности к системам сингулярных интегральных уравнений.
дипломная работа [405,8 K], добавлен 11.06.2013Схематическое описание переменного состояния электрической цепи, пример преобразования Лапласа. Проведение расчета оригинала переменного состояния цепи с помощью теоремы разложения. Приближенное состояние электрической цепи и методы его интегрирования.
презентация [181,7 K], добавлен 20.02.2014Понятие и содержание квантования по уровню как процесса преобразования сигнала с непрерывным множеством значений в сигнал с дискретными значениями. Определение погрешности квантования и его шума. Особенности квантования сигналов при наличии помех.
презентация [130,4 K], добавлен 19.08.2013Общие свойства линейных цепей с постоянными параметрами. Рассмотрение преобразования сигналов линейными цепями в частотной и временной области. Простейшие цепи и их характеристики: фильтры интегрирующего, дифференцирующего и частотно-избирательного типа.
контрольная работа [739,7 K], добавлен 13.02.2015Использование электрических и магнитных явлений. Применение преобразования Лапласа и его свойств к расчету переходных процессов. Переход от изображения к оригиналу. Формулы разложения. Законы цепей в операторной форме. Операторные схемы замещения.
реферат [111,9 K], добавлен 28.11.2010Суть явления ядерного магнитного резонанса. Его преимущества и недостатки. Прецессия вектора магнитного момента ядра. Получение спектра ЯМР из сигнала с помощью Фурье-преобразования. Простейшая конструкция датчиков поверхностного ЯМР и их применение.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 18.05.2016
