管路信號處理與狀態(tài)識別方法的研究與應用.pdf

1、管路系統(tǒng)作為航空發(fā)動機的能源傳輸系統(tǒng)，它的安全狀態(tài)對于整個飛行器的安全可靠性起著不言而喻的作用。針對管路的狀態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)信號的實時處理分析，是發(fā)動機運行狀態(tài)檢測中重要的一環(huán)。因此，高效的分析方法和實時狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)是快速掌握管路工作狀態(tài)的重要基礎。目前，國內針對發(fā)動機管路狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)的研究還處在發(fā)展階段，所以基礎理論的分析研究和高性能系統(tǒng)的設計與開發(fā)是實現(xiàn)發(fā)動機實時監(jiān)測的必要前提。
　　本論文以發(fā)動機管路為研究對象，通過分

2、布式FBG光纖光柵傳感器采集管路狀態(tài)信號，以理論分析和比較試驗驗證實時通信的可行性和狀態(tài)信號的可靠性。并比較分析了小波變換（WT）、經驗模式分解（EMD）和本征尺度分解（ITD）三種信號成分分解方法的性能與運行效率。通過自定義的分解效果因子，證明了EMD能有效的提取了狀態(tài)特征參量，為狀態(tài)監(jiān)測提供了有力的理論支撐。在實時監(jiān)測系統(tǒng)設計中，利用多線程編程技術，設計實現(xiàn)了高速率傳輸通信、高效率信號處理分析和高實時性的監(jiān)控系統(tǒng)，為掌握發(fā)動機管路工

3、作狀態(tài)提供技術支持。本文主要工作如下：
　?。?）通過仿真信號和實際采集信號，比較分析了小波、EMD和ITD時頻分析算法的分解效果，引入衡量因子量化三種算法的優(yōu)劣性；并通過分析對比三種算法的處理時間和方差，得到三種算法的實時性能比較。
　?。?）根據(jù)（1）中分析結果，針對管路分布式溫度信號，采用EMD分解方法提取低頻分量得到其隨環(huán)境溫度變化趨勢；針對分布式應變信號，采用三種算法分別分析管路故障信號，并再次證明了衡量因子的有效

4、性。同時以分解成分的相對能量比和峭度值作為狀態(tài)特征參量，通過BP神經網(wǎng)絡實現(xiàn)了管路狀態(tài)的有效識別，為監(jiān)測系統(tǒng)提供了堅實基礎。
　?。?）管路實時監(jiān)測系統(tǒng)采用了C/S設計模式，實現(xiàn)多客戶端聯(lián)機時的并發(fā)處理；系統(tǒng)模塊間采用了流水線協(xié)同工作方式，利用生產者-消費者模型解決了數(shù)據(jù)同步的問題；采用緩存技術，提高系統(tǒng)性能。系統(tǒng)測試結果表明，在多客戶端連接、高速率數(shù)據(jù)傳輸情況下，能夠實時處理信號、存儲數(shù)據(jù)、快速響應交互界面。另外通過系統(tǒng)離線信號