[發明專利]船舶柴油機振動信號的分析系統及其方法

有效

• 申請號: 201410066825.3
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN104865075B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 吳明贊
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01M15/12
• 分類號: G01M15/12;G01H11/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種船舶柴油機振動信號的分析系統，它的組成包括：振動信號采集裝置5、虛擬儀器裝置6、筆記本電腦7，所述的振動信號采集裝置5中的振動信號傳感器8安裝在柴油運動部件位置表面，船舶柴油機1的振動信號采集裝置5里實現A／D轉換，并可由USB接口11輸入虛擬儀器裝置6，虛擬儀器裝置6將采集到的振動信號傳送至筆記本電腦7。在筆記本電腦7中虛擬界面中應用基于奇異值分解和小波閾值消噪算法完成振動信號的去噪處理，應用徑向基函數神經網絡提取振動信號的特征參數，并進行柴油機運動部件磨損狀況的判斷與識別，應用混沌時間序列的神經網絡進行柴油機運動部件磨損趨勢的預測。

技術領域：

本發明涉及一種船舶柴油機振動信號的分析系統，根據其振動信號中含有的特征信息判斷其運動部件磨損狀況。

背景技術：

目前商船的船舶主機基本上都是以柴油機為主，柴油機是往復式內燃機。在現有技術中，公開號：102116670A，公開日期：2011-07-06，發明名稱：振動采集分析儀及振動采集分析方法，應用在電力設備的振動檢測領域；公開號：102706568A，公開日期：2012-10-03，發明名稱：便攜式列車振動測試儀，應用在列車電氣檢測領域；公開號：102735968A，公開日期：2012-10-17，發明名稱：基于振動信號頻譜分析的GIS故障診斷系統及方法，應用于輸變電設備狀態在線監測技術。因為柴油機是往復式工作，在運行過程中，各零部件受到力、熱、摩擦以及磨損等多種因素的作用，其運行狀態不斷變化，因此，用振動信號分析來診斷柴油機故障是一門難度較大的技術；針對船舶柴油機故障診斷的實際，特提出如下發明。

發明內容：

本發明的目的是解決船舶柴油機運行狀態下進行其磨損狀況監測、判斷與識別、趨勢預測，為在船舶上實際應用提供的一種船用柴油機振動信號分析系統，本發明將虛擬技術、嵌入式技術、信號處理技術、計算機技術相結合。

船舶柴油機振動信號的分析系統，它的組成包括：振動信號采集裝置5、虛擬儀器裝置6、筆記本電腦7。振動信號采集裝置5中的振動信號傳感器8安裝在柴油運動部件位置表面，柴油機的振動信號在振動信號采集裝置5里實現A／D轉換，并可由USB接口11輸入虛擬儀器裝置6，虛擬儀器裝置6將采集到的振動信號傳送至筆記本電腦7，在筆記本電腦7中虛擬界面的引導下進行操作，完成振動信號的去噪處理、提取振動信號的特征參數，并進行柴油機運動部件磨損狀況的判斷與識別、磨損趨勢的預測。

振動信號采集裝置5由振動信號傳感器8、信號調理電路9、單片機10、USB接口11組成。虛擬儀器裝置6由數據采集卡、設備驅動、面板程序、應用程序、虛擬儀器開發平臺組成，虛擬儀器裝置6采用PCMCIA總線。

基于奇異值分解和小波閾值消噪算法對振動信號進行去噪聲處理，應用徑向基函數神經網絡算法對船舶柴油機1磨損狀況進行判斷與識別，應用混沌時間序列神經網絡對振動信號趨勢預測，也即是船舶柴油機1磨損的趨勢進行預測。

本發明有如下積極效果：

1.開發一套適用于船舶柴油機1的振動信號分析儀，使得往復式內燃機可以用機身表面振動信號判斷與識別其運動部件的磨損狀況，并能進行其磨損趨勢預測；

2.開發了應用徑向基函數神經網絡算法實現對振動信號進行判斷從而解決了往復式機械應用振動信號進行故障診斷時的判據難以建立的瓶頸；

3.應用基于奇異值分解和小波閾值消噪算法對振動信號進行去噪處理減少用電子器件實現的濾波器；

4.在振動信號采集裝置5中有直接實現測試信號的A／D，通過USB接口，信號直接取出，可隨時抽測船舶柴油機1運動部件振動信號，來判斷船舶柴油機1運動部件的磨損情況；

5.虛擬儀器裝置6使得這種振動分析儀可隨時擴展升級；

6.這種振動分析系統不僅可以應用在船舶柴油機1，也可以應用在其它往復式機械振動監測與故障診斷。