1、课题来源与背景： 课题来源齐齐哈尔市科学技术计划项目工业公关；背景，全国许多行业都很重视在关键设备上装备故障诊断系统，特别是智能化的故障诊断专家系统，比如电力系统、石化系统、冶金系统以及高科技产业中的核动力电站、航空部门和载人航天工程等。本项目开发一种复合声全息技术，在主要声源处布置等效声源，准确地进行声场重构，对阵列传声器获取的信号进行处理，改善频域波束形成算法的抗噪性能，通过实验对该技术的有效性和准确性进行了验证。 2、研究目的与意义： 目前基于振动信号的故障诊断技术在某些场合下存在着局限性，而机械噪声可以提供的机器运行的状态信息，具有非接触式测量的优点，可以部分地替代振动信号作为故障诊断的手段。为了实现声学诊断技术，必须结合机器噪声信号的特点，对声学特征提取技术进行深入研究，使得提取的特征能更好地描述机械设备的运行状态。常规的声学特征提取技术可以给出故障特征随时间、频率的变化规律，但无法揭示故障特征随声源位置的变化信息。而基于声全息的机械设备故障特征提取技术可以方便快速地重构出物体外部声场，获得包含声源的个数、位置、强度等信息的全息图，可以识别出某个特定位置的声源特征的变化信息，再结合特征频率和处于该位置的零部件的特征参数，从而判定出具体故障，并快速解决，避免为企业造成巨大的损失。 3、主要论点与论据： 对机械设备噪声的产生机理和原因进行分析，并对结构声辐射进行数学描述，推导平面近场声全息的基本公式，通过数值仿真验证该算法在一定条件下可以对声源比较精确地识别。提出一种基于波束形成和波叠加法的复合声全息技术，研究利用波束形成进行声源定位，建立了声源模型，通过数值仿真和实验，对该技术的有效性和准确性进行验证，针对不同设备和不同类型的故障现象对所取得的研究成果进行验证，进一步证明此种方法的有效性和准确性，并促进声全息在机械设备故障诊断中的发展，从而获得重要的应用价值与经济效益。 4、创见与创新： 利用数学方法，对结构声辐射进行描述，并推导了平面近场声全系的基本公式；研究了一种基于波束形成和波叠加法的复合声全息的基本公式；开发了一种利用声全息技术来提取故障特征的技术手段。 5、社会经济效益，存在的问题： 机械故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程中的状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。诊断技术发展几十年来，产生了巨大的经济效益，成为各国研究的热点。存在问题：项目研究尽管取得了一定的研究成果，但实验对象和故障现象单一，后续研究可针对不同设备和不同类型的故障现象对所取得的研究成果进行验证，以证明此种方法的有效性和准确性。 6、历年获奖情况： 7、成果简介： 1）对机械设备噪声的产生机理和原因进行了分析，并对结构声辐射进行了数学描述，推导出了平面近场声全息的基本公式，通过数值仿真验证该算法在一定条件下可以对声源比较精确地识别。 2）提出了一种基于波束形成和波叠加法的复合声全息技术，研究利用波束形成进行声源定位，建立了声源模型，通过数值仿真，对该技术的有效性和准确性进行验证。 3）开发出一种基于声全息的故障特征提取技术，采用多个脉动球的声源模型进行数值仿真，验证了该技术的准确性和有效性。 4）针对压缩机进行了实验研究，探讨了复合声全息技术，以及基于此的故障特征提取技术的可行性和准确性，为其在工业现场的应用打下了基础。

齐齐哈尔大学

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