Разработка метода и алгоритмов автоматизированной диагностики изношенности зубчатых передач на основе обработки акустической информации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Тин Чжо

• Тин Чжо
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Тин Чжо

Содержание

Введение

Глава 1. Анализ задачи обнаружения износа зубчатых передач как один из разделов технической диагностики

1.1. Техническая диагностика и проблема обнаружения дефектов зубчатых передач

1.1.1. Проблема износа зубчатых передач

1.1.2. Известные научные исследования и результаты в рассматриваемой области

1.2. Анализ видов технической диагностики для обнаружения дефектов

1.3. Исследование особенности акустических методов неразрушающего контроля

1.4. Возможности и проблемы информационных технологий для решения рассматриваемой задачи

Выводы по главе 1

Глава 2. Разработка метода анализа звуковых сигналов от работающего оборудования

2.1. Подход к решению задачи (достоинства и недостатки известных методов)

2.2. Разработка алгоритма предварительных исследований для решения задачи

2.3. Запись шумообразных сигналов от работающего оборудования с помощью редактора и их анализ стандартными средствами

2.4. Анализ сигналов с помощью редактора COOL и программных средств программного средства

2.5. Разработка специальных модулей для прямого и обратного преобразования .WAV-файлов в массивы Excel

2.5.1. Разработка специального модуля для преобразования .WAV-файлов в массивы Excel

2.5.2. Разработка специального модуля для преобразования массивы Excel к виду .WAV-файлов

2.6. Исследование возможностей применения корреляционной функции

2.6.1 .Анализ корреляционной функции случайных процессов

2.6.2. Обоснование выбора корреляционного метода анализа

2.7. Расчет корреляционной функции от записанного звукового сигнала и анализ сигналов для проведения моделирования сигналов

Выводы по главе 2

Глава 3. Разработка метода моделирования акустических сигналов,

имитирующих сигнал от работающего оборудования зубчатых передач

3.1. Подход к моделированию звукового сигнала

3.2. Подход к моделированию звукового сигнала неповрежденных зубчатых колёс и поврежденных зубчатых колёс

3.3. Генерация исходного модельного сигнала от неповрежденных зубчатых колёс на сигнальном уровне

3.3.1. Аналитический подход для описания исходного модельного сигнала в случае смеси периодических сигналов

3.3.2, Получение исходного модельного сигнала в среде Excel

3.4. Генерация исходного модельного сигнала от поврежденных зубчатых колёс на сигнальном уровне

3.4.1. Программа формирования импульсного шума сигнала

3.4.2. Вид получения сигналов в среде Excel

3.5. Преобразование сигнала от модельного сигнала к виду эквивалентного звукового сигнала

3.6. Проведение компьютерного моделирования сигналов, подобных звуковых сигналов

Выводы по главе 3

Глава 4. Разработка метода и алгоритмов для получения диагностической информации с использованием акустических сигналов

4.1. Подход к решению задач

4.2. Моделирование поиска дефекта на фоне акустических сигналов

4.3. Расчет оценки корреляционной функции модельного сигнала

4.4. Моделирование процесса отделения составляющих корреляционной функции

4.5. Корреляционная функция импульсного сигнала, имитирующего дефект зуба

4.6. Расчет оценки наличия искомого периодического сигнала

Выводы по главе 4

Глава 5. Анализ достигнутых результатов и их использование

5.1. Определение итоговых коэффициентов корреляции при различных подходах

5.2. Результаты работы алгоритма поиска дефектов на фоне акустических помех

5.3. Верификация полученных результатов методом компьютерного моделирования

5.4. Определение объемов вычислений при различных алгоритмах поиска дефекта с использованием корреляционных функций

5.5. Сравнивание известных результатов и подходов технической диагностики с результатами, полученными в диссертации

5.6. Результирующий метод и алгоритм моделирования процесса поиска дефектов на фоне помех

5.7. Перспективы развития полученных результатов

Выводы по главе 5

Заключение

Список литературы

Опубликованные работы автора

Приложение

1. Моделирование процесса выделения импульсного периодического сигнала на фоне акустических сигналов и помех

2. Акт внедрения результатов диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода и алгоритмов автоматизированной диагностики изношенности зубчатых передач на основе обработки акустической информации»

Введение

Актуальность темы диссертации. Задачи технической диагностики являются одним из важных разделов приборостроения.

Решением задач технической диагностики занимались такие ученые, как И.А. Биргер, И.И. Артоболевский, Ю.И. Болицкий, М.Д. Генкин, А.Г. Соколова, В.В. Клюев и Б.В. Павлов и др. Широкий класс задач технической диагностики успешно решается методами акустического неразрушающего контроля. Им занимались такие ученые, как И.Н. Ермолов, Н.П. Алешин, H.A. Баркова, Е.А. Воробьёв и др. Применение теории вероятностей и математической статистики широко известно из работ Е.С. Вентцель и В.Е Гурмана. Проблемам выделения сигналов на фоне помех с применением теории случайных процессов посвящены работы таких ученых, как Дж. Бендат, Б.Р. Левин, Ю.Г. Сосулин, В.Н. Тихонов, И.С. Гоноровский и др. Обучение методам обработки случайных процессов проводят Национальные исследовательские университеты России: МИФИ, МЭИ, Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, Томский политехнический университет и др.

Обнаружение износа зубчатых колёс на основе акустических сигналов и методика анализа звукового сигнала по своему существу и используемым методам является многоплановой задачей и до настоящего времени в полной мере не решена.

Привлечение широкого круга специалистов и разнообразных методов анализа (поиск в Интернете по запросу «диагностика акустические сигналы» дает свыше 174 тыс. ссылок) лишь подчеркивает нерешенность проблемы и позволяет уверенно говорить об актуальности выбранной темы исследования.

Объект и предмет исследований

Объектом исследований является технологические установки с зубчатыми передачами, диагностируемые относительно изношенности зубьев.

Предметом исследований являются методы и алгоритмы для обнаружения изношенности зубчатых колес на основе обработки акустических данных.

Проблемная ситуация, сложившаяся в области объекта исследований, определяется тем, что диагностика изношенности зубчатых передач лежит на стыке акустических методов получения и обработки сигналов, теории случайных процессов и информационных технологий. Разнородность используемых методов затрудняет не только поиск информативных признаков, но и последующий анализ акустических сигналов с целью уверенной диагностики состояния оборудования. Цель и задачи исследований

Целью исследований является повышение эффективности обнаружения изношенности зубчатых передач работающего оборудования на основе применения информационных технологий.

Для достижения поставленной цели решаются следующие научные задачи, отраженные в названиях глав диссертации:

1. Анализ задачи обнаружения износа зубчатых передач как один из разделов технической диагностики:

• техническая диагностика и проблема обнаружения дефектов зубчатых передач;

• анализ видов технической диагностики для обнаружения дефектов;

• исследование особенностей акустических методов неразрушающего контроля;

• возможности и проблемы информационных технологий для решения рассматриваемой задачи.

2. Разработка метода и алгоритма для анализа звуковых сигналов от работающего оборудования:

• разработка алгоритма предварительных исследований для решения задачи;

• анализ сигналов с помощью редактора COOL и программного средства MATLAB;

• разработка специальных модулей для прямого и обратного преобразования .WAV-файлов в массивы Excel;

• расчет корреляционной функции от записанного звукового сигнала и анализ его для проведения моделирования.

3. Разработка метода моделирования акустических сигналов, имитирующих сигнал от работающего оборудования зубчатых передач.

4. Разработка метода и алгоритмов для получения диагностической информации на основе обработки корреляционной функции сигнала.

5. Анализ достигнутых результатов и их использование.

Методы исследования. Теоретическую и методическую базу исследования составили метод акустической диагностики, шумо-диагностический метод, теория случайных процессов, теория цифровой обработки сигналов, проверка результатов с помощью компьютерного моделирования.

Научная новизна работы состоит в совокупности научно обоснованных технических решений, направленных на создание нового метода и алгоритмов для обнаружения износа зубчатых колёс на основе акустических методов и информационных технологий.

Научная новизна исследований (в итоге) состоит в следующем:

- предложен метод диагностики, основанный на обработке корреляционных функций, а не самих исходных сигналов;

- в предложенном методе введена процедура отделения гармонических компонент корреляционных функций для сигналов, имитирующих сигналы от шестерен.

Научная новизна исследований проявляется в следующих новых научных результатах.

I. Установлено, что:

1) известные методы анализа в задачах обнаружения износа зубчатых колёс, как правило, не обеспечивают совместного учета требований всех методов, необходимых для решения задачи в целом. Наиболее близко к рассматриваемой задаче подходят методы технической диагностики, бесконтактные акустические методы и информационные технологии выделения сигнала на фоне помех.

II. Показано, что:

2) в записи реальных шумообразных сигналов от стендового оборудования отчетливо прослеживается наличие не менее двух гармонических составляющих и шумообразной компоненты типа «белого шума», в несколько раз превышающего уровень полезных гармонических сигналов.

3) анализ этих шумообразных сигналов стандартными программными средствами приводит к неоднозначным результатам и требует разработки собственных программ моделирования.

4) применение корреляционных методов анализа позволяет сформулировать задачу обнаружения износа зубчатых колёс как задачу выделения периодического сигнала на фоне других сигналов и помех.

III. Предложено:

5) перенести поиск полезных компонент из пространства исходных сигналов в пространство их корреляционных функций.

IV. Разработаны:

6) специальные модули для прямого и обратного преобразования звуковых файлов в формате .WAV в массивы Excel.

7) схема моделирования и программа для имитации сигнала от поврежденных зубчатых колёс и визуализации результатов обработки такого сигнала.

8) программа для накопления и статистического анализа результатов компьютерного эксперимента.

У. Промоделированы:

9) появление характерных пиков, связанных с повреждением зубчатого колеса, в корреляционной функции суммарного сигнала.

10) процедура отделения гармонических компонент в пространстве корреляционных функций.

11) изменение информативных признаков в виде коэффициента корреляции между опорным и остаточным «сигналами» по мере изменения уровня помехи и искомого импульсного сигнала.

Достоверность новых научных результатов подтверждена математическим обоснованием полученных результатов и компьютерным моделированием. Научные положения, выносимые на защиту:

1. Наиболее близко к задаче обнаружения износа зубчатых колёс подходят методы технической диагностики, бесконтактные акустические методы и информационные технологии выделения сигнала на фоне помех.

2. Привлечение корреляционных методов анализа позволяет формализовать постановку задачи и сформулировать ее как задачу выделения периодического сигнала на фоне других сигналов и помех, присутствующих в модели акустического сигнала.

3. Переход из пространства исходных акустических сигналов в пространство их корреляционных функций позволяет исключить проблему учета фазы поискового сигнала, а также предварительно обособить составляющие в корреляционной функции анализируемых сигналов и сократить объем требуемых вычислений.

4. Разработанные схемы и программы моделирования позволяют установить эффективность обнаружения искомого периодического импульсного сигнала, имитирующего дефект зуба, при изменении параметров процесса.

5. Верификация результатов с помощью компьютерного моделирования свидетельствует о работоспособности предложенного подхода. Практическая ценность работы заключается в том, что разработанный метод и алгоритмы не требуют сложной аппаратуры для диагностики и обеспечивают обнаружение дефектов на ранних стадиях их появления без необходимости остановки и разборки оборудования. Разработанный метод позволит повысить эффективность процесса принятия решения о наличии дефектов, связанных с износом зубьев и его можно применять для автоматизации контроля особо важного оборудования с зубчатыми передачами, на станциях технического обслуживания автомобилей, на стендах технологического контроля при сборке сложных приборов и др.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на 9 международных, всероссийских, и межвузовских форумах:

1. 18-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика-2011», Москва, МИЭТ, 2011.

2. 4-я Всероссийская межвузовская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике - 2011», Москва, МИЭТ, 2011.

3. 15-я Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «МОЛОДЕЖЬ И НАУКА - 2012», Москва, МИФИ, 2012.

4. 19-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика-2012», Москва, МИЭТ, 2012.

5. 5-я Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике - 2012», Москва, МИЭТ, 2012.

6. 21-ая международная конференция «Математика. Компьютер. Образование», Пущино, 2013.

7. 20-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика-2013», Москва, МИЭТ, 2013.

8. 6-я Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике - 2013», Москва, МИЭТ, 2013.

9. 21-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика-2013», Москва, МИЭТ, 2014.

Публикации.

Основные результаты диссертации представлены в 19 печатных работах соискателя (8 работ - без соавторов), в том числе:

-3 статьи в центральных изданиях, входящих в перечень ВАК; -4 статьи в реферируемых журналах и сборниках; -3 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ. Личный вклад автора.

Новые научные результаты диссертации получены соискателем самостоятельно. Из них главными являются:

1. Разработан новый метод и алгоритм для поиска дефектов зуба на основе обработки акустической информации на фоне гармонических составляющих и помех.

2. Перенос рассмотрения из пространства сигналов в пространство их корреляционных функций позволяет исключить проблему учета фазы поискового сигнала и исходной реализации, а также предварительно обособить составляющие в корреляционной функции анализируемых сигналов.

3. Приведен расчет объемов вычислений, необходимых при различных алгоритмах поиска дефекта с применением корреляционных функций. Выигрыш по числу операций в результате предложенного подхода по сравнению с прямой корреляцией сигналов достигает 1-2 десятичных порядков.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 125 страницах, включает 54 рисунков и 2 таблицы. Список литературы содержит 60 источников.

Глава 1. Анализ задачи обнаружения износа зубчатых передач как один из разделов технической диагностики

1.1. Техническая диагностика и проблема обнаружения дефектов зубчатых передач

Техническая диагностика является молодой наукой, возникшая в последние десятилетия в связи с потребностями современной техники. Техническая диагностика имеет целью получение и анализ информации, позволяющей оценить техническое состояние машины в целом или ее элементов без разборки, а также составить прогноз возможного появления тех или иных неисправностей и времени возникновения отказов.

Техническое диагностирование с целью определения мест и, при необходимости, причин и видов дефектов объекта называют поиском дефектов.

Целью технической диагностики является повышение надежности и ресурса технических системи изделий, и определение возможности и условий дальнейшей эксплуатации диагностируемого оборудования, в конечном итоге повышение промышленной, экологической безопасности.

Одной из важнейших задач диагноза состояния объекта является поиск неисправностей, т.е. указание мест и, возможно, причин возникновения неисправностей. Таким образом, техническая диагностика решает обширный круг задач, многие из которых являются смежными с задачами других научных дисциплин. Основной проблемой технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации.

Техническая диагностика изучает алгоритмы распознавания применительно к задачам диагностики, которые обычно могут рассматриваться как задачи классификации. Алгоритмы распознавания в технической диагностике частично основываются на диагностических моделях.

устанавливающих связь между состояниями технической системы и их отображениями в пространстве диагностических сигналов|Т"|.

Техническая диагностика решает три типа задач по определению состояний технических объектов:

• задачи по определению состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени. Это задачи диагностики;

• задачи по предсказанию состояния, в котором окажется объект, в некотором роде это будет момент времени. Это задача прогноза прогнозирования;

• задачи определения состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в прошлом. Это задачи генеза.

Техническая диагностика изучает методы получения и оценки диагностической информации, диагностические модели и алгоритмы принятия решений (см. рис 1.1). Техническая диагностика характеризуется двумя взаимопроникающими и взаимосвязанными направлениями: теорией распознавания и теорией контролеспособности. Теория распознавания содержит разделы, связанные с построением алгоритмов распознавания, решающих правил и диагностических моделей. Теория контролеспособности включает разработку средств и методов получения диагностической информации, автоматизированный контроль и поиск неисправностей.

Техническую диагностику следует рассматривать как раздел общей теории надежности. Таким образом, техническая диагностика является важнейшей составной частью технической эксплуатации оборудования, способствующей наряду с теорией надежности повышению эффективности применения специального оборудования. Решение задач технической диагностики всегда связано с прогнозированием надежности на ближайший период эксплуатации.

Рис. 1.1. Структура технической диагностики

Для решения задачи обнаружения износа зубчатых передач от работающего оборудования нам необходимо исследовать причины и проблема износа зубчатых передач. Ниже представлена проблема износа зубчатых передач и виды разрушению зубьев. 1.1.1. Проблема износа зубчатых передач

Проблема износа зубьев на шестерёнках зубчатых передач хорошо исследована в механике. Зубчатые передачи широко используют в механическом оборудовании для передачи вращательного движения между валами, обычно с изменением скоростей вращения или направления и характера движения.

Отказы механического оборудования из-за износа или разрушения зубчатых колес приводят к наиболее длительным простоям и требуют больших затрат для восстановления работоспособности. Нагрузка на зуб носит переменный характер и может привести к повреждению рабочих поверхностей и разрушению зубьев.

При передаче крутящего момента (см. рис. 1.2) на зуб действует

нормальная к поверхности эвольвенты сила Рп. В результате упругих

деформаций зубьев между ними появляется площадка контакта, по которой

15

распределены контактные напряжения он. У основания зуба действуют напряжения изгиба аР. Напряжения ан и стР изменяются во времени по пульсирующему циклу (рис. 1.3). При входе зуба в зацепление напряжения действуют в течение времени íx . Повторное нагружение зуба произойдет после полного оборота зубчатого колеса, которому соответствует время (здесь

г - число зубьев колеса).

Переменные напряжения являются причиной усталостного разрушения зубьев - их поломки или выкрашивания рабочих поверхностей. Наиболее распространенными видами разрушения поверхностей трения зубчатых колес являются контактное усталостное выкрашивание и износ. Наибольший износ рабочих поверхностей наблюдается на ножках зубьев, где имеет место максимальное удельное скольжение. Силы трения в зацеплении приводят к абразивному износу и заеданию зубьев.

Рис. 1.2. Напряжения в зубе

А

/

Рис. 1.3. Характер приложения нагрузки

16

Ниже рассмотрены основные виды разрушения зубьев (рис. 1.4).

а) б) в)

Рис. 1.4. Виды разрушения зубьев а) усталостное, б) абразивный износ,

в) заедание зубьев

Обнаружение и поиск дефектов на работающего зубчатых передач является задачей технической диагностики. Известные научные исследования и результаты в рассматриваемой области описывается в следующем параграфе. 1.1.2. Известные научные исследования и результаты в рассматриваемой области

Одно из первых исследований технической диагностики по машиностроению проведено в 1978 г И.А. Биргером [1]. Книга И.А. Биргер «Техническая диагностика» посвящена теоретическим основам технической диагностики. В ней опущены теоритические проблемы, связанные с автоматизированным контролем и поиском неисправностей, структурой диагностического процесса.

Согласно определению, данному в работе [2], технической диагностики называется область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов. В работе A.M. Сафарбакова и др.[3] изложены основные понятия и определения технической диагностики, принципы разработки математических моделей диагностируемых объектов, статистические методы распознавания признаков. Далее даны физические

методы контроля, применяемые в технической диагностике, при помощи которых дается заключение об исправности объектов.

В работах [4 - 9] описаны назначение зубчатых передач, виды зубчатых колёс и разрушения зубьев. Акустический шум и колебания механизмов давно используются для оценки их технического состоянии. Шум зубчатых передач вызывается колебаниями зубчатых колес и элементов конструкций, сопряженных с ними. Причинами этих колебаний являются: взаимное соударение зубьев при входе в зацепление, переменная деформация зубьев, вызванная непостоянством приложенных к ним сил и переменные силы трения, возникающие в зацеплении.

В настоящее время имеется 9 видов и более 50 физических методов неразрушающего контроля, применяемых в отечественной и зарубежной практике для контроля за качеством материалов и изделий. Одним из самых широко распространенных видов неразрушающего контроля является акустический контроль, основанный на применении упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля[10].

В работе Н. Ермолова, Н. П. Алешина и др.[11] изложены физические основы, методы и средства акустического контроля - одного из наиболее распространенных и быстро развивающихся видов неразрушающего контроля. Указано, что неразрушающий контроль и диагностика представляют собой начинающие и определяющие составные части проблемы безопасности.

В работе Н. И. Кашубского и др. [12] рассмотрены методы акустического неразрушающего контроля. Указано, что пассивные методы представляют собой методы контроля, при которых не требуется внесение в материал энергии данного вида.

В работе В.М. Баранова, А.И. Гриценко и др. [13] отмечается сущность

физических явлений, составляющих основу акустического контроля и

сопутствующих ему проблем. Далее изложены принципы прогнозирования

18

отказов и разрушения на основе акустических данных, и описаны основные преимущества акустических методов.

В работе H.A. Баркова [14] рассматриваются общие положения технической диагностики машин и оборудования, анализируются используемые для их диагностики свойства акустического шума и вибрации, описываются методы и средства измерения и анализа вибродиагностических сигналов, а также рассматриваются особенности их использования при решении задач диагностики. Кроме гармонических составляющих в реальном сигнале акустического шума или вибрации машины либо оборудования присутствуют, как правило, и случайные составляющие.

В настоящее время ультразвук получил широкое применение в военной технике, технологии, а также в измерительных приборах, в средствах технической и медицинской диагностики. В работе Е.А. Воробьёва [15] рассмотрена теория ультразвуковых колебаний как основа для построения и применения технических средств получения информации.

В работе И. И. Артоболевского и М. Д. Генкина[16] рассмотрены вопросы акустической диагностики машин, распростаранение колебательной энергии по машинным конструкциям и методы снижения уровней их шумов и вибраций. Акустическая диагностика, т.е. определение внутреннего состояния машины по ее акустическим характеристикам. В процессе построения акустической модели, помимо определения ее принципиальной схемы, взаимосвязи отдельных элементов, характера возбуждения и т. д., ищутся также наиболее информативные признаки акустических сигналов.

Виброакустическая диагностика машин и механизмов является отрасль

знаний, включающая теорию и методы организации процессов распознавания

технических состояний машин и механизмов по исходной информации,

содержащейся в виброакустическом сигнале. Книга М. Д Генкина и др. [17]

посвящена виброакустическим методам, используюемым для измерения

19

низкочастотных и высокочастотных колебаний систем и элементов транспортных средств. Акустическая модель понимается схема, содержащая источники случайных или детерминированных сигналов, а также линейные и нелинейные элементы, на выходе которой образуется сигнал, идентичный акустическому сигналу моделируемого объекта по совокупности диагностических признаков. Корреляционный метод выполняется на основе статистических методов обработки процесса вибрации и шума. Автокорреляционная или взаимная корреляционная функция применяется для выделения синусоидальных составляющих на фоне шума: повышенный износ зубчатых передач.

В работе [18] изложены задачи и особенности технического диагностирования при обеспечении надежности, приведены модели, алгоритмы и методы диагностирования. Указано, что в технической диагностике термин «неисправность» используют как название модели дефекта, а также для обозначения неисправного состояния объекта или его составной части. Дефекты могут появиться и на этапе проектирования объекта.

В работе Б.В. Павлова [19] посвящена рассмотрению методов акустической диагностики. Сущность метод акустической диагностики заключается в анализе шумового сигнала, связанного с работой механизма, и в извлечении из него полезной информации. Под шумовыми сигналом понимают колевание, возбуждаемое силовыми взаимодействиями деталей в среде, окружающей машину, или в ее корпусе. В первом случае сигнал воспринимается микрофоном, во втором - датчиком, регистрирующим вибрациионное смещение, скорость или ускорение.

Книга Б.В. Павлова «Акустическая диагностика механизмов» [20]

посвящена теория технического диагноза, основанного на анализе шума

механизмов. Важнейшим элементом инженерной деятельности является

правильная постановка проблемы. Проблемы диагностики - это в большой мере

20

проблемы образования, передачи и приема информации. Общая задача диагноза заключается в измерении параметров состояния механизма. Но довольно часто диагностику сводят к более простой задаче обнаружения дефектов в механизме. С помощью корреляционной функции можно выделяться из шума механизм периодической составляющей.

В работе [21] кратко рассматриваются различные методы контроля зубчатых передач и описываются методы обработки сигналов для стационарных режимов. Основной задачей применения различных методов анализа сигналов является возможность выделения полезного сигнала исследуемого узла на фоне мешающих факторов.

Механизмы цифровой обработки звука реализуются как в программном, так и аппаратном исполнении. Формат файла определяет структуру и особенности представления звуковых данных при хранении на запоминающем устройстве ПК. В работах [22 - 26] рассмотрена структура звукового формата WAV- файла, которого изначально использовалась в системе Windows для сохранения цифровых аудиоданных.

Наиболее часто обработка звука осуществляется с использованием звуковых редакторов специального назначения. В работах [27, 28] описаны возможности применении звукового редактора COOL. Как и в других редакторах, в редакторе COOL есть возможность провести запись и дальнейшее редактирование (копирования, вырезания, вставки, отмены предыдущей операции), а также сохранение файла.

Преобразование Фурье используется во многих областях науки в физике, при обработке сигналов, в теории вероятностей, в статистике, в акустике и многих других. В работе И. Снеддона [29] изложена теория преобразования Фурье. Описано, что методы статистики играют важную роль в спектральном анализе, поскольку сигналы, как правило, имеют шумовой или случайный

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тин Чжо, 2014 год

Список литературы

1. Биргер И. А.Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978, 240 с.

2. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 2001. 9с.

3. Сафарбаков A.M., Лукьянов A.B., Пахомов C.B. Основы технической диагностики: учебное пособие. - Иркутск: ИрГУПС, 2006. - 216 с.

4. ГОСТ 16530-83. Зубчатые передачи. Термины и определения. - М.: Идз-во стандартов, 1991. - 70 с.

5. Закабунин В.И. Теория механизмов и машин. Структура и анализ механизмов: Учебное пособие / Алт. гос. техн. Ун-т им. И.И. Ползунова. -Барнаул: Изд-во Алт ГТУ, 2004. - 405 с.

6. Кудрявцев В.И. Зубчатые передачи, ГНТИМЛ, М., 1957. - 263 с.

7. Шелофаст В. В. Основы проектирования машин. — М.: Изд-во АПМ.-472 с.

8. Баранов Г.Л. Конспект лекция, дисциплина "Детали машин", раздел "Цилиндрические зубчатые передачи",Инновационная образо-вательная программа УГТУ-УПИ кафедра Детали машин, Екатеринбург 2007, - 40с.

9. Сидоров В.А. Кравченко В.М., Седуш В.Я., Ошовская Е.В. Техническая диагностика механического оборудования / - Донецк: Новый мир, 2003. -125 с.

10. ГОСТ 23829-85. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения.

11. Ермолов И. Н., Алешин Н. П. и др. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 2. Акустические методы контроля: Практ. пособие / - М.: Высш. шк., 1991. -283 с.

12. Кашубский Н. И, Сельский А. А, Смолин А. Ю, Кузнецов А. А., АфанасовВ. И. // Электронный учебно-методический комплекс по

дисциплине «Методы неразрушающего контроля», «Сибирский федеральный университет» (СФУ) на 2007-2010 г.

13. Баранов В.М. и др. «Акустическая диагностика и контроль на предприятиях ТЭК», М.: Наука, 1998. - 304 с.

14. Баркова H.A. Неразрушающий контроль технического состояния горных машин и оборудования: учеб. пособие / Н.А.Баркова, Ю.С. Дорошев. -Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2009. - 157 с.

15. Воробьёв Е.А. Теория ультразвуковых колебаний как основа для построения и применения технических средств получения информации: учебное пособие - СПБГУАП., 2002 г. - 54 с.

16. Артоболевский И. И., Болицкий Ю. И., Генкин М. Д. Введение в техническую диагностику машин. -М., 1979. - 296 с.

17. Генкин М. Д., Соколова А. Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. - М.: Машиностроение, 1987. - 282 с.

18. Надежность и эффективность в технике: Справочник. В 10 т./Ред.совет: B.C. Авдуевский (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1987. - (В пер.) Т. 9. Техническая диагностика/Под общ. ред. В.В. Клюева, П.П. Пархоменко. -352 с.

19. Павлов Б.В. Акустическая диагностика механизмов. М.: Машиностроение, 1981.224 с.

20. Павлов Б.В. Кибернетические методы технического диагноза / М.: Машиностроение 1966г. - 151с.

21. Диагностика зубчатых передач виброакустическим методами / [http://www.old.zetms.ru/oblasti05.htm].

22. Иванов. Н.И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом: Учебник. -М.: Логос, 2008. -423 с.

23. Кинтцель Т. Программирование звука на ПК : пер. с англ. / Т. Кинтцель . -М. : ДМК Пресс, 2005 . - 432 с.

24. Wave File Format / http://www.sonicspot.com/guide/wavefiles.html.

25. Филатов A.K. Компьютерная обработка звука / Учебно-методическое пособие. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1998. - 58 с.

26. Мейсон МакКаски. Звук в играх: технологии программирования / Пер. с англ. - М: КУДИЦ-С>БРАЗ,2004. -368 с.

27. Петелин Р.Ю. Петелин Ю.В. Звуковая студия в PC _СПБ.:БХВ-Санкт-Петербург, 1998. -256 с.

28. Никитин Б. Звуковые редакторы / Музыкальное Оборудование. Июль 1997. [http://www.muzoborudo vanie.ru/equip/studio/sndedit/soundedit/soundedit. php].

29. Снеддон И. Преобразование Фурье. - М.: ИЛ, 1955. - 668 с.

30. Рандалл, Р.Б. Частотный анализ [Текст]: пер. с англ. / Р.Б. Рандалл. - Дания, Глоструп: К. Ларсен и сын, 1989. - 389 с.

31. Bergland, G.D. "AGuidedTouroftheFastFourierTransform." IEEE Spectrum (1969), Vol.6, No.7, pp. 41-52.

32. Larry Klingenberg. "Frequency Domain Using Excel" San Francisco State University School of Engineering, April 2005, 5 c.

33. John M. Cimbala. Fourier Transforms, DFTs, and FFTs/ Penn State University. February 2010, 7 c.

34. Губарь Ю.В. Введение в математическое моделирование. Электронная книга [http://www.intuit.ru/studies/courses/2260/156/lecture/4319] (15.03.2007).

35. Строгалев В.П., Толкачева И.О. Имитационное моделирование: Учеб. пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 280 с.

36. Пащенко Ф.Ф. Основы моделирования энергетических объектов, М.: ФизМатЛит, 2012.-454 с.

37. MatejaPlojVirtic, Boris Abersek, UrosZuperl. Using of Acoustic Models in Mechanical Diagnostics. - Journal of Mechanical Engineering 54(2008)12, pp. 874-882.

38. Кулаичев А.П. Компьютерной контроль процессов и анализ сигналов. М.: Информатика и компьютеры. 1999. -330 с.

39. Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлев JI.A. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. -464 с.

40. Гетманов В.Г. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие. Изд. 2-е, расш. и перераб. М.: НИЯУ МИФИ, 2010. - 232 с.

41. Давыдов A.B. Цифровая обработка сигналов: Тематические лекции. -Екатеринбург: УГГУ, ИГиГ, ГИН, Фонд электронных документов, 2005. -182 с.

42. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов / А.Б. Сергиенко. СПб.: Питер, 2002. - 608 с.

43. Гоноровский И.С., Демин В.П. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Совет. Радио. 1994. №15.-672 с.

44. Сосулин Ю.Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов. - М.: Сов. радио, 1978. - 319 с.

45. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Сов. Радио и связь, 1983. -320 с.

46. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Сов. Радио. 1989.-653 с.

47. Гурман В. Е. Теория вероятности и математическая статистика. -М.: Высшая школа, 1997. - 479 с.

48. Вентцель Е.С. Теория вероятностей / Учебник для вузов, изд. 7 - М.: Высшая школа, 2002 - 380 с.

49. Трояновский В.М. Информационно-управляющие системы и прикладная теория случайных процессов: Учебное пособие / В.М. Трояновский. - М.: Гелиос-АРВ, 2004 -304с.

50. Бендат Дж. Прикладной анализ случайных данных / Дж. Бендат, А. Пирсол; перевод с английского В.Е. Привальского, А.И. Кочубинского, И.Н. Коваленко. М.: Мир. 1989. - 540 с.

51. Бендат Дж. Основы теории случайных шумов и ее применения / Дж. Бендат; перевод с английского Ю. П. Леонова, Э.Л. Наппельбаума, Ю.А. Ярошевского. М.: 1964. Издательство «Наука»,-464 с.

52. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов / Дж. Бендат, А. Пирсол; перевод с английского Г.В. Матушевского, В.Е. Привальского.М.:Мир, 1974. - 464 с.

53. Бендат Дж., Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа / Дж. Бендат, А. Пирсол; перевод с английского В.Е. Привальского, А.И. Кочубинского.М.: Мир, 1983. - 312 с.

54. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. -М.: Наука, 1968. 463 с.

55. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. В 2-х тт. Т. 1. М.: Мир, 1983. 312 с.

56. Вайнштейн Л.А., Зубаков В.Д. Выделение сигналов на фоне случайных помех. М., Сов. радио, 1960. 449 с.

57. Хелстром К. Статистическая теория обнаружения сигналов. М., Изд-во иностр. лит., 1963. 432 с.

58. Aung Phyo Winn, Dr. V.M. Troyanovskyi. A New Algorithmic Approach for Detecting Hidden Periodicity of Noisy Signals in Technically Complicated Systems // Ninth International Conference on Computer Application (ICCA 2011), Yangon, 2011, P. 103-108.

59. AungPhyo Winn, Serdyuk O.A., Troyanovskyi V.M. Transformation of the structure and parameters of a shaping filter into confidence intervals for correlation function estimate // Preprints of the 2013 IF AC Conference on

Manufacturing Modelling, Management, and Control, Saint Petersburg, Russia, June 19-21, 2013 / РФФИ, Project 13-08-06040. - P.P. 1860-1865. Румянцева E.JI., Трояновский В.M. Инструментальная среда MSExcel как средство разработки информационных систем // Мир ПК. - 2004. - май, №5. - С. 72-74.

Опубликованные работы автора

Основные публикации по теме диссертации:

1. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2013615643. Программный комплекс для накопления и статисти-ческого анализа результатов компьютерного эксперимента/ Ян Лин Аунг, Трояновский В.М, Тин Чжо; заявитель и правообладатель: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МИЭТ» (RU) - заявка №2013613307, заявл.23.4.2013; зарег.

17.6.2013.

2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2014614126. Моделирование процесса поиска импульсного периодического сигнала на фоне акустических сигналов и помех / Трояновский В.М, Тин Чжо; заявитель и правообладатель: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МИЭТ» (RU) - заявка №2014611329, заявл.21.2.2014; зарег.

17.4.2014.

3. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2014614128. Программный комплекс для прямого и обратного преобразования звуковых файлов в массивы Excel / Трояновский В.М, Тин Чжо; заявитель и правообладатель: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МИЭТ» (RU) - заявка №2014611331, зарег. 17.4.2014.

4. Тин Чжо. Методика записи и анализа шумообразного сигнала от персонального компьютера // Микроэлектроника и информатика - 2011. 18-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, апр. 2011г. - С. 165.

5. Тин Чжо. Анализ информации, содержащейся в WAVE файле // Современной техники и технологии: исследования и разработки - 2011. V-я Международная научная заочная конференция: Сборник докладов. - Липецк, июля. 2011г.-С. 34-38.

6. Тин Чжо, Ян Лин Аунг. Анализ частотных данных сигнала WAV- файла // Актуальные проблемы науки: сб. научных, тр. по мат-лам Междунар науч. -практ. конф. 27 сентября 2011 г.: в 6 частях. Часть 1 ; М -во обр. и науки РФ. Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2011. - С. 123-125.

7. Тин Чжо. Анализ шумообразных сигналов работающего оборудования с целью технической диагностики // Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике - 2011. 4-я Всероссийская межвузовская научно-практическая конференция. - М.: МИЭТ, окт. 2011г. - С. 168.

8. Тин Чжо. Анализ частотных данных шумообразного сигнала // XV Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «МОЛОДЕЖЬ И НАУКА». Тезисы докладов. В 3-х частях, Ч. 3. М.:НИЯУ МИФИ, 2012. - С. 145-146.

9. Тин Чжо, Ян Лин Аунг. Изучение возможностей исследования случайного процесса с применением корреляционной функции // Микроэлектроника и информатика - 2012. 19-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, апр. 2012г.-С. 152.

10. Тин Чжо, Трояновский В.М., Тэй Зар Мон. Разработка информационной подсистемы для автоматизации работ по рассылке журнала «Известия вузов. Электроника» // Проблемы разработки информационных технологий и подготовки ИТ -кадров: сборник научных трудов / Под ред. Л.Г. Гагариной. -М.:МИЭТ, 2012.-С. 131-134.

11. Тин Чжо, Ян Лин Аунг. Программа для накопления и статистического анализа результатов компьютерного эксперимента // "Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике-2012". 5-я Всероссийская научно-практическая конференция. -М.: МИЭТ, 2012. - С. 125.

12. Aung Phyo Winn, Тин Чжо, В.М. Трояновский, Ян Лин Аунг. Методика и программа для накопления и статистического анализа результатов компьютерного эксперимента / Тезисы XX Международной конференции «Математика. Компьютер. Образование». - Ижевск: АНО НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2013. - С. 204.

13. Тин Чжо. Обнаружение дефектов износа зубчатых колёс на основе информационных технологий // Микроэлектроника и информатика - 2013. 20-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, апр. 2013г. - С. 171.

14. Тин Чжо. Применение информационных технологий в задаче обнаружения износа зубчатых колёс // Актуальные вопросы науки: Материалы IX Международной научно-практической конференции (25.04.2013). - М.: Издательство «Спутник +», 2013. - С. 86-88.

15. Тин Чжо, Ян Лин Аунг, Aung Phyo Winn, Трояновский В.М. Методика и программа для накопления и статистического анализа результатов

компьютерного эксперимента // "Компьютерные исследования и моделирование" 2013, т.5, № 4, - С. 589-595. (Перечень ВАК)

16. Тин Чжо, Ян Лин Аунг, Трояновский В.М. Программа верификации данных компьютерного эксперимента // Известия вузов. Электроника, №6, 2013, С. 90-91. (Перечень ВАК)

17. Тин Чжо, В.М. Трояновский. Информационные технологии для обнаружения износа зубчатых колёс / Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2013. № 6 (302). - С. 143-147. (Перечень ВАК)

18. Тин Чжо. Разработка метода и алгоритмов для диагностики изношенности зубчатых передач на основе применения информационных технологий // "Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике-2013". 6-я Всероссийская научно-практическая конференция. -М.: МИЭТ, 2013.-С. 148.

19. Тин Чжо. Разработка программы для моделирования процесса поиска импульсного периодического сигнала на фоне акустических сигналов /21-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, апр. 2014 г. - С. 134.