| 【中文题名】 | 盲源分离在机械设备声学信号特征提取中的应用 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 机械制造及其自动化 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-9 |
| 【中关键词】 | 盲源分离,故障诊断,声学信号,特征提取,主分量分析,独立分量分析 |
| 【英关键词】 | Blind source separation （BSS）,Fault diagnosis,Acoustics signal,Feature extraction,Principal component analysis,Independent component analysis,Estimation of sources' numbers, |
| 【分类导航】 | 工业技术>机械、仪表工业>机械制造工艺>柔性制造系统及柔性制造单元>故障诊断和维护> |
| 【论文摘要】 |
在工程信号处理中，由于测量噪声以及其它信号源的干扰，传感器接收到的信号往往是多个信号源的混合信号，从接收到的混合信号中将原始信号分离出来的过程称为盲源分离(BSS)。盲源分离技术已成功地应用到生物医学、地震数据处理、通信等多个领域。
本文将盲源分离技术应用到机械设备状态监测与故障诊断中，以线性瞬时盲源分离模型为基础，利用信号自身的不同属性，对设备故障诊断中的声学信号特征提取进行了探讨，研究了多种情况下信号的自适应盲分离算法——快速独立分量分析、稳健的二阶盲辨识、双盲分离方法，分析比较了三种算法的基本原理、适用范围及分离精度性能等，并将得到的理论结果应用到仿真信号处理中，进行大量的仿真试验验证。
论文针对盲源分离过程中，信号源数目一般预先无法得知且可能动态变化的问题，研究了相应的盲信号源数目估计算法，在主分量分析方法的基础上，提出了基于盲提取和相关分析的改进算法，并通过计算机仿真实验进行了验证。
在理论研究和仿真实验的基础上，在半消声室里分别对两个扬声器产生的混合声信号、一个小型钻机与一台电风扇产生的混合声信号进行盲源分离实验，实验结果表明论文所提出方法的可行性、有效性和正确性... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-7 |
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第一章 绪论 |
7-19 |
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1.1 论文研究的背景 |
7-17 |
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1.1.1 故障诊断技术概述 |
7-9 |
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1.1.2 声学故障诊断技术 |
9-11 |
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1.1.3 盲源分离技术 |
11-16 |
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1.1.4 课题研究的意义和方向 |
16-17 |
|
1.2 本文研究的内容及框架 |
17-19 |
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第二章 盲源分离理论 |
19-34 |
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2.1 盲源分离的数学模型 |
19-23 |
|
2.1.1 线性瞬时混合模型 |
20-21 |
|
2.1.2 BSS的基本假设 |
21-22 |
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2.1.3 BSS求解的基本原理 |
22 |
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2.1.4 BSS解的不确定性 |
22-23 |
|
2.2 信号的预处理 |
23-26 |
|
2.2.1 零均值化 |
23-24 |
|
2.2.2 白化 |
24-26 |
|
2.3 主分量分析 |
26-30 |
|
2.3.1 主分量的求解 |
27-28 |
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2.3.2 特征值分解 |
28-29 |
|
2.3.3 奇异值分解 |
29-30 |
|
2.4 独立分量分析 |
30-31 |
|
2.5 计算机仿真 |
31-33 |
|
2.5.1 白化效果仿真 |
31-32 |
|
2.5.2 高斯信号的不可分离性仿真 |
32-33 |
|
2.6 本章小结 |
33-34 |
|
第三章 基于BSS的声学信号特征提取 |
34-61 |
|
3.1 盲源分离典型算法 |
34-43 |
|
3.1.1 FastICA算法 |
34-38 |
|
3.1.2 SOBI算法 |
38-40 |
|
3.1.3 Double Blind算法 |
40-43 |
|
3.2 盲分离算法仿真研究 |
43-49 |
|
3.2.1 BSS分离效果的评价准则 |
43-44 |
|
3.2.2 算法仿真及信号特征提取 |
44-49 |
|
3.3 信号源数目估计算法 |
49-53 |
|
3.3.1 基于PCA源数目估计算法 |
49-51 |
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3.3.2 基于BSE源数目估计的改进算法 |
51-53 |
|
3.4 信号源数目估计算法仿真研究 |
53-59 |
|
3.4.1 基于PCA源数目估计算法仿真 |
54-56 |
|
3.4.2 基于BSE源数目估计的改进算法仿真 |
56-59 |
|
3.5 本章小结 |
59-61 |
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第四章 实验研究 |
61-75 |
|
4.1 设备声信号盲分离实验 |
61-63 |
|
4.1.1 实验目的 |
61 |
|
4.1.2 实验对象 |
61 |
|
4.1.3 实验设备 |
61-62 |
|
4.1.4 实验系统与方案 |
62-63 |
|
4.2 实验数据分析 |
63-73 |
|
4.2.1 实验一:两个扬声器声信号盲分离 |
63-69 |
|
4.2.2 实验二:钻机与风扇声信号盲分离 |
69-73 |
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4.3 本章小结 |
73-75 |
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第五章 总结与展望 |
75-77 |
|
5.1 总结 |
75-76 |
|
5.2 展望 |
76-77 |
|
致谢 |
77-78 |
|
参考文献 |
78-88 |
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附录A:本人在攻读硕士期间发表学术论文情况 |
88 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385244 |
