基于多输入/输出模型的噪声源分离方法研究

摘要

复杂系统中主要噪声源的识别、分离、量化对系统噪声状况评估和噪声控制有着重要意义，鉴于同时采用多种方法可以确保最后分析结果的更大置信度，本文围绕这一思路开展了相关理论和试验研究工作。 本论文基于多输入/输出系统模型，采用偏相干理论、层次诊断方法和主成分分析方法对复杂机械系统主要噪声源分离量化进行理论和试验研究。首先，以多输入单输出系统为例，分析了系统输入输出之间的基本关系，推导了条件功率谱密度函数和偏相干函数的基本公式，建立了将条件功率谱函数和偏相干函数相结合的方法，并进行了仿真计算研究。其次，对主成分分析方法进行理论研究，提出了基于主成分的振动噪声源分析方法，进行了仿真计算研究，并利用该方法对船用立式离心泵的振动试验数据进行了振动源特性分析，分析结果表明，该方法可以快速、准确地给出振动源强弱的准确排序和相互之间的耦合情况。另外，还根据层次分析理论建立了基于相干函数和偏相干函数的噪声源层次诊断方法，给出了层次诊断流程；仿真计算结果表明，基于偏相干函数的噪声源层次诊断方法是解决具有强相干性多源系统的噪声源诊断问题的一种有效方法。最后，在吉林松花湖进行了船用主机的振动与噪声综合测试试验，利用主成分分析法对主机系统各振动源进行了分析，给出了各振源的量化结果，并同时也对主机系统振动源的主传递路径也进行了分析，给出了分析结果；通过各激励源的基频计算和条件谱分析，给出了各振源对辐射噪声贡献频率或频率范围，并利用基于偏相干函数的噪声源层次诊断法给出了主机各振源对辐射噪声贡献大小的排序结果。综合分析结果表明，同时采用多种方法进行复杂机械系统的噪声源分离量化比单一方法更准确、更全面。

目录

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声明

第1章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2主要噪声源分离量化方法概述

1.3论文主要研究方法和研究内容

第2章基于多输入／输出模型的噪声源分析方法

2.1多输入单输出系统描述

2.1.1输入输出的基本关系

2.1.2最优频率响应函数

2.2多输入单输出系统的偏相干函数计算

2.2.1条件输入时的最优系统

2.2.2条件谱密度函数和偏相干函数

2.3多输入单输出系统偏相干函数仿真计算

2.4本章小结

第3章复杂机械系统噪声源分离量化方法

3.1主成分分析法

3.1.1主成分分析法的基本原理

3.1.2贡献率和主成分的实际意义

3.1.3各噪声源贡献综合评价

3.1.4主成分分析法的仿真计算

3.1.5主成分分析法在振动噪声源分析中应用实例分析

3.2噪声源的层次诊断法

3.2.1噪声源层次诊断法的基本原理

3.2.2噪声源层次诊断法的具体步骤

3.2.3判断矩阵构建新方法及偏差修正

3.2.4层次诊断法的仿真计算

3.3本章小结

第4章实船主机机械系统振动噪声源分离量化试验研究

4.1试验概况

4.1.1试验系统组成

4.1.2试验系统设置

4.1.3试验工况

4.2测试背景振动噪声特性分析

4.3振动噪声源特性分析

4.3.1基于主成分分析的振动源量化

4.3.2振动主传递路径的分析

4.3.3噪声源特性分析

4.3.4基于层次诊断的噪声源量化

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢