Novel Ensemble Analytic Discrete Framelet Expansion for Machinery Fault Diagnosis

小波变换被称为“数学显微镜“,它对机械信号的多尺度分析在机械设备状态监测和故障诊断领域发挥着重要的作用。然而传统二进小波变换在工程应用中存在一些显著的不足,如平移敏感性、小波尺度能量泄漏、固定的二进“频率？尺度“划分网格等。尤其是后者使得经典小波变换对处于二进网格过渡带的特征分析中产生不可避免的“盲区“。基于此,提出一种基于过完备小波紧框架的新式“时间-尺度“分析方法-衍生增强离散解析小波分析框架。该小波分析框架基于双树复小波变换进行构造,通过合理地选择双树复小波基函数,并将之应用于增广树形迭代滤波器组中生成近似解析小波包变换,通过对近似解析小波包变换的分析结果进行子空间重排和小波包尺度空间交叉结合,构造伪二进小波包隐框架。在多尺度分解的意义下,所提出的衍生增强离散解析小波分析框架(近似解析小波框架和伪二进小波包隐框架)很好地改进了经典小波存在时频表达能力方面的限制,有效地移动了小波尺度的中心频率,实现了自顶向下、多中心连续细化的“频率-尺度“分析网格。将之应用于的带钢精轧机的微弱故障特征提取中,验证了所提出方法对于经典小波分析方法的优越性。As the celebrated "mathematical scope", the multi-resolution analyzing capacity of wavelet transform(WT) plays an important role in condition monitoring and fault diagnosis of mechanical equipment.However, it has proven that the effectiveness of WT is hampered by several negative factors, such as shift-sensitiveness, significant energy leakage, and the fixed dyadic "frequency-sale" paving.Especially, the dyadic "frequency-sale" paving creates inevitable deficiency in identifying mechanical signatures located in transition areas of adjacent wavelet scales.A novel "time-sale" analysis methodology, named as derived ensemble analytic framelet(DEAF), based on overcomplete wavelet tight frame, is proposed.The DEAF is developed based on the existing dual tree complex wavelet transform(DTCWT).The DEAF starts from a selected DTCWT basis, and combines it with a hybrid augmented tree-structured filter-bank, which results in quasi analytic wavelet packet decomposition(QAWPD).With the results of QAWPT, an ensemble wavelet packet generating strategy is applied such that an unprecedented implicit wavelet packet tight frame(IWPTF) containing pseudo dyadic wavelet packets is obtained.With the combination of QAWPD and IWPTF, the proposed DEAF can be derived which possesses the "frequency-sale" paving characterized by continued time-frequency refinement of analysis centers.The proposed technique is applied to the mechanical signature analysis of an engineering application to validate its superiority compared with the existing methods.国家自然科学基金(51275382); 国家科技重大专项(2010ZX04014-016;2011ZX04003-021)资助项

Study of Underwater Target Recognition for Torpedo Electromagnetic Fuse with High Detecting Precision

鱼雷武器系统的主动电磁引信回波信号中蕴含着雷目交会过程重要特征信息。针对回波信号能量比较法受到直达场耦合成分和噪声影响的问题,提出了基于数字信号处理技术的目标特征提取算法。对接收天线的回波信号进行全相位二次补偿处理;采用短时傅里叶变换对目标回波信号进行包络解调;再利用改进的三次多项式最小二乘拟合方法,以抑制数据波动影响并提高计算效率;提出一种基于钟型脉冲的参数识别算法对回波包络极大值点进行估计。仿真和试验数据验证表明所提出方法具有一定的工程实用性。Characteristic information is hidden in the received signal of active torpedo electromagnetic fuse.The conventional burst controlling strategies based on energy-comparison are affected by ambient and electromechanical noises.The improved algorithms based on digital signal processing techniques are proposed.The received signals are first processed by all-phase compensation method to eliminate the direct coupling component,and then the residual signal is demodulated using STFT.An improved polynomial least mean square approximation method,which reduces the computation time,is presented for eliminating the side-effects brought by noise.A parametric estimation model base on bell-shape impulse is used to estimate the maximum of echo envelope.Simulation and trial data show that the proposed algorithm is effective and practical.国家自然科学基金项目(51275384、51275382); 国家科技重大专项(2010ZX04014-016

氨基酸膦类离子液体分子模拟的新力场建立

本文基于AMBER力场的系统构建方法获得了15种氨基酸膦类离子液体的全原子力场,在量子化学计算得到稳定构型的基础上,采用限制性静电势拟和的方法获得原子的点电荷,通过振动频率分析及拟和势能曲线对原有参数进行优化。在NpT系综下,对15种氨基酸膦类离子液体分别进行了321．85及298．15 K下的分子动力学模拟,预测的密度与实验结果符合很好,误差在1．5％之内, 从某种程度上验证了力场的准确性;同时计算了该体系的恒压热容,与实验结果符合较好(见表1)。同时研究了氨基酸膦类离子液体的径向分布函数(RDF)和空间分布函数(SDF)(见图1和图2), 揭示了其微观结构

[MMIM][DMP]+EG二元体系的物性研究

在化工反应与过程设计中反应体系的物性数据是重要的参数,其相关物性数据的测定是十分必要的。随着新型溶剂离子液体的出现,与离子液体相关的研究和应用日益增多,着主要得益于其具有较低的蒸气压、不易燃、热容大、热稳定性好、电化学窗口宽等优良性质。其与工程设计密切相关的物性数据,如密度、黏度等也变得越来越重要。特别是离子液体黏度与有机溶剂相比通常较高,导致其在输送、混合、搅拌等过程中表现出与常规有机溶剂不一样的行为,因此对于其密度和黏度,特别是离子液体二元体系密度和黏度的测量,对离子液体的应用具有重要的意义

胍类离子液体的力场构建及分子模拟

<正>胍类离子液体具有较高的热力学稳定性,可作为新型溶剂及相转移剂,有较广阔的工业应用前景。为了揭示胍类离子液体微观结构与宏观性质之间的关系,并为基础工业应用提供理论基础, 在作者前期对胍类离子液体的研究基础上,本文建立了脂肪族胍类离子液体的分子力场并进行了动力学模拟。本文首先建立了4种脂肪族胍类离子液体的力场,分别由2种胍类阳离子[(R2N)2C=N+<]

甲基丙烯酸甲酯-甲醇体系的双溶剂萃取

针对甲基丙烯酸甲酯（MMA）-甲醇共沸体系,常规精馏难以分离。提出采用己烷-水双溶剂体系萃取分离MMA的新工艺。测定了不同温度下MMA（1）＋甲醇（2）＋正己烷（3）＋水（4）、MMA（1）＋甲醇（2）＋环己烷（3）＋水（4）两个体系的相平衡数据,考察了不同温度下溶剂正己烷/环己烷、水的用量对萃取分配系数和选择性系数的影响。在实验数据的基础上,进一步采用UNIQUAC模型对该体系的相平衡进行了拟合,获得了模型参数

氨基酸咪唑类离子液体的分子模拟

<正>离子液体作为一种新兴的绿色溶剂,拥有诸多优点,应用范围越来越广。其中功能化的离子液体日渐成为离子液体领域的研究热点。然而特定的官能团对离子液体宏观性质的影响尚不清楚,尤其是阴离子上官能团的影响。本文在本课题组有关氨基酸瞵类离子液体研究的基础上,在25℃、1．0 atm的条件下,对20 种氨基酸咪唑类离子液体进行了分子动力学模拟,预测了密度、粘度、电导等性质。本文还

甲基丙烯酸甲酯-甲醇体系的双溶剂萃取

针对甲基丙烯酸甲酯（MMA）-甲醇共沸体系,常规精馏难以分离。提出采用己烷-水双溶剂体系萃取分离MMA的新工艺。测定了不同温度下MMA（1）＋甲醇（2）＋正己烷（3）＋水（4）、MMA（1）＋甲醇（2）＋环己烷（3）＋水（4）两个体系的相平衡数据,考察了不同温度下溶剂正己烷/环己烷、水的用量对萃取分配系数和选择性系数的影响。在实验数据的基础上,进一步采用UNIQUAC模型对该体系的相平衡进行了拟合,获得了模型参数

磁性离子液体1-甲基-3-烷基咪唑四卤化铁盐的合成及其物性表征

合成了4种1-甲基-3-烷基咪唑四氯化铁盐C_nmimFeCl_4（n=2,4,6,8）及3种1-甲基-3-丁基咪唑四卤化铁（C_4mimFeX_4,X=Cl,Br）磁性离子液体,光谱结果表明,C_nmimFeCl_4及C_4mimFeBr_4中阴离子单一,而C_4mimFeClBr_3及C_4mimFeCl_3Br中的阴离子为FeBr_4~-,FeBr_3Cl~-,FeCl_2Br_2~-,FeCl_3Br~-,FeCl_4~-的混合物.测定了其密度、粘度、电导率,磁性离子液体密度较大,25℃时为1.25~1.94g/cm~3;粘度较小,25℃时为21~65mPa·s;电导率较大,30℃时为0.23~1.37S/m.并研究了其物性随温度及结构的变化规律

离子液体的热力学性质及其在清洁化工中的应用

<正>离子液体是国际科技前沿和热点,在化学和化工领域有着广阔的应用潜力和前景。作为一种新型的环境友好介质,离子液体为创建高效、清洁、节能的化工过程提供新机遇:但作为一种新体系,人们对其本质和规律的认识还不够深入。缺乏对离子液体微观本质的了解,已成为离子液体设计和工业化应用发展的瓶颈问题