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基于系統(tǒng)數(shù)學模型的小波頻帶分析與檢測傳感器突變信號的方法

時間:2019-11-27 09:11:26來源:電子發(fā)燒友 作者:admin 點擊:
在測控系統(tǒng)中,傳感器的輸出信號受多種因素的影響,常發(fā)生突變。這些突變點數(shù)值包含有重要的故障信息,準確捕捉并區(qū)分導致這些突變點產(chǎn)生的原因,是傳感器故障診斷的關(guān)鍵.

基于系統(tǒng)數(shù)學模型的小波頻帶分析與檢測傳感器突變信號的方法

由于一般工業(yè)對象的時間常數(shù)To普遍較大,使得截止頻率ωc較小,因而在輸入R(s)突變時,對象輸出Xo(s)及傳感器輸出X(s)的響應(yīng)突變信號的頻率分布較低,且頻帶較窄。

1.2 由控制器、執(zhí)行器的故障及過程擾動的突變引起的突變

用同樣的分析方法,可以得出同樣的結(jié)論:由控制器、執(zhí)行器的故障及過程擾動的突變引起的輸出響應(yīng)突變信號的頻率分布較低,頻帶較窄.

1.3由外部強電磁場干擾引起的突變

一般認為,傳感器能夠抗各種高頻電子(無線電,這里不予考慮)干擾.外部強電磁場干擾一般不會引起被控對象輸出Xo(s)的變化,它常常通過電路耦合,直接引起傳感器輸出信號X(s)變化,而且一般是脈沖信號.

1.4由傳感器故障引起的突變

傳感器故障分為突發(fā)型故障(abrupt)和緩變型故障(incipient),作者僅對突發(fā)型故障進行分析。傳感器突發(fā)型故障主要有:偏差型故障、脈沖型故障、漂移型故障和周期型故障,不論那種突發(fā)型故障,都將直接導致傳感器輸出信號X(s)的突變.由于這些突發(fā)型故障是由于傳感器內(nèi)部元部件參數(shù)的突變引起,輸出X(s)響應(yīng)突變信號的頻帶較寬,不僅包含由低頻分量,還有一定的高頻分量,這是區(qū)別于由輸入信號突變、控制器故障、執(zhí)行器的故障及過程擾動的突變引起的傳感器輸出X(s)響應(yīng)突變信號的顯著特點,是本文中區(qū)分突變原因及進行傳感器故障診斷的理論依據(jù).

1.5被控對象故障引起的突變

被控對象發(fā)生故障時,突變信號的頻譜與傳感器的輸入頻帶密切相關(guān),當傳感器的輸入頻帶較寬時,突變信號中將含有高頻分量,但一般工業(yè)過程中使用的傳感器輸入頻帶較窄,突變信號中一般不含高頻分量。各種突變原因及其信號特征見表1.

基于系統(tǒng)數(shù)學模型的小波頻帶分析與檢測傳感器突變信號的方法

2 、基于小波變換的頻帶分析

狹義的小波分析僅指多分辨率分析,廣義的小波分析則包括多分辨率分析和小波包分析兩部分,它們的關(guān)系如圖3所示.

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