发射环境下发射塔架振动参数分析处理方法

摘要

运载火箭在发射过程中所形成的发射环境，使发射塔架承受一定程度的激振，这会对发射塔架造成相应的损坏，随着火箭发射次数的增加，发射塔架遭受的损坏逐渐积累，这会使发射塔架的状态变得不稳定，影响到火箭发射任务的成功与否，因此有必要对火箭发射时发射塔架所承受的振动强度进行测试，而运载火箭造成的发射环境是极其复杂恶劣的，这使测得的发射塔架振动参数带有一定的噪声，无法精确的为发射塔架所承受振动强度的评估提供依据，因此本文研究发射环境下发射塔架振动参数的分析处理方法，从而为发射塔架的健康评估和寿命预测提供依据。
　　本文在对发射塔架振动参数测试仪的变送器和采编存储器设计方案以及电路设计进行介绍的基础上，采用发射塔架振动参数测试仪测得发射塔架两个不同测点的振动参数，并绘制出振动参数波形图。分析了傅里叶变换、小波变换和小波包变换的优缺点和适用范围。傅里叶变换不适合对发射塔架振动参数这种非平稳信号进行降噪处理，而小波变换和小波包变换则适合处理非平稳信号，因此采用小波变换和小波包变换对振动参数进行降噪处理，并计算降噪后振动参数的信噪比和均方根误差，结果表明小波包变换对振动参数的降噪效果优于小波变换。振动参数经过降噪后，在主振频率、非平稳性和频带能量分布方面对振动参数进行了特征分析。采用傅里叶变换对振动参数进行频谱分析，为研究发射塔架的振动特性、振型和动力反应提供依据；采用小波变换对振动参数进行时频分析，为研究发射塔架振动参数非平稳随机特性提供依据；采用小波包变换对振动参数进行频带能量分析，计算各频带能量占总能量的百分比。综合这三种分析能够对两个振动参数对应的发射塔架测点处的损坏进行评估。通过上述方法对发射塔架振动参数进行处理和分析后，可以很好的为发射塔架在振动强度评估方面提供依据，符合本课题的研究目的。

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1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文研究的主要内容

1.4 论文内容安排

2 发射塔架振动参数的测试

2.1 发射环境引起塔架振动的因素分析

2.2 发射塔架振动参数的测试

2.2.1 振动参数测试系统的组成

2.2.2 振动加速度传感器的选型

2.2.3 变送器设计方案

2.2.4 采编存储器设计方案

2.2.5 振动参数的采集

2.3 本章小结

3振动参数的降噪处理

3.1 振动参数的小波变换降噪

3.1.1 小波变换

3.1.2 小波基的选择

3.1.3 小波阈值的选择

3.1.4 小波变换降噪

3.2 振动参数的小波包降噪

3.2.1 小波包变换

3.2.2 小波包分解

3.2.3 计算最优小波树

3.2.4 小波包变换降噪

3.3 本章小结

4 振动参数的特征分析

4.1 振动参数的频谱分析

4.1.1 傅里叶变换

4.1.2 频谱分析

4.2 振动参数的时频分析

4.3 振动参数的能量分布分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢