Вейвлет-преобразование в автодиагностике: идеи и обсуждения

Обсуждение методов диагностики средствами осциллографа, самописца, спектр-анализатора и другими составляющими. Применение датчиков разрежения, давления и т.д.
  • Автор
  • Сообщение
artmel

Вейвлет-преобразование в автодиагностике: идеи и обсуждения

Сообщение artmel »

наткнулся на тему Автоматизация процесса диагностики http://www.quantexlab.ru/forum/viewtopi ... sc&start=0

много слов . сломанных копий, непонимания. решил узнать о чем вобще речь и что такое вэйвлет и как он может помочь в автодиагностике, как и впрочем вобще вибродиагностика может нам помочь.

оказалось применяется давно в корабельных дизелях. но есть несколько моментов которые можно применить не зависимо от типа и модели двигателя.

вкратце о вейвлетах
Вэйвлеты (wavelet) и вэйвлет-преобразование - это новый способ обработки и исследования сигналов, теория которого разработана совсем недавно, с появлением быстродействующих компьютеров, так как требует большого объема вычислений. Вэйвлет можно считать трехмерным спектром, где по оси X - время, по оси Y - частота, а по оси Z - амплитуда гармоники с данной частотой в данный момент времени. Обычно на двухмерной плоскости (на экране, на бумаге) ось Z отображают в виде градаций черного цвета. При этом черный цвет - максимальная амплитуда, а белый - минимальная. Тогда самые интересные места сразу видно по черным пятнам.

Математика

Вэйвлет - это в дословном переводе "маленькая волна". За основу, обычно, берется один из простейших графиков. Видно, что график быстро затухает по краям.
Изображение Изображение

Далее этот вэйвлет прикладывается к сигналу (делается свертка) при этом его можно растягивать (то есть менять частоту) и передвигать по временной оси (то есть менять время). Мы получаем двухмерный массив амплитуд в зависимости от частоты и времени.
Изображение

Реально мы получаем комплексный массив (как и в спектре), но на рисунках изображены только амплитуды. Фазовая картинка выглядит очень красиво, но малопонятно. При вычислении "в лоб" мы получаем огромный объем вычислений, недоступный даже современным персональным компьютерам. Существует алгоритм быстрого вэйвлет-преобразования, подобно Быстрому Преобразованию Фурье (БПФ) для спектров, время вычисления для которого значительно меньше. Также есть обратное вэйвлет-преобразование для восстановления формы сигнала.



чем это может нам помочь?
пример снятия поцилиндрового баланса вибродатчиком за 5 секунд

Другим примером из области ДВС является возможность косвенного индицирования двигателей по сигналу вибрации. На рис. 8 представлены результаты анализа виброскорости блока трёхцилиндрового четырёхтактного дизеля с частотой вращения 600 об/мин при различном качестве его регулировки. Основная частота анализа соответствовала частоте вспышек в дизеле 3*10/2=15 Гц, анализ проведён до четвёртой гармоники.

Изображение


Наиболее интересные результаты получены для третьей гармоники. При введении разрегулировки по цилиндровой мощности (Pi) у третьей гармоники появляется явная фазовая нестационарность (тёмная зона) с фазовым масштабом порядка фазы работы одного цилиндра. Разрегулировка по максимальному давлению практически не влияет на исходную картинку. Однако введение дополнительной разрегулировки в том же цилиндре по максимальному давлению (Pz) усиливает неоднородность, резко оконтуривая тёмную зону с двух сторон. Следует отметить, что в практических приложениях наиболее важна косвенная индикация разрегулировки по цилиндровой мощности, которая может приводить, в частности, к пережогу топлива. Разрегулировка по максимальному давлению обычно достаточно хорошо оценивается субъективно как жёсткая работа двигателя. Чувствительность метода можно повысить путём применения фазового усреднения (синхронного накопления) результатов на продолжительных интервалах времени.

2) Gnat отписался по методике диагностики коленвала. которую также очень удобно будет смотреть в вэйвлете

хочется попросить программистов Трейд-М написать модуль вейвлет преобразования , всего лишь доделав спектроанализатор (тогда вы можете продавать прибор вибродиагностам, а на их рынке соотношение цена/качество вашего прибора будет вобще вне конкуренции)
а остальных откликнутся с предложениями что можно еще увидеть в спектральной картинке.

вот ссылки для заинтересовавшихся
http://www.vibration.narod.ru/articles/wavelet.htm
http://www.vibration.ru/wavelet.shtml

PS. очень хотелось бы услышать мнение сотрудников Трейд-М

artmel

Сообщение artmel »

кстати очень полезен этот режим будет для тех кто промывает двигатели.

будут видны всплески нагара на клапанах в виде пятен на определенных частотах.

Не в сети
Сообщения: 344
Зарегистрирован: 13.12.2007, 20:48
Откуда: Тула, "Мотор-мастер"
Благодарил (а): 1 раз
Поблагодарили: 101 раз

Сообщение Aleksey »

Очень любопытно... и у меня сразу появляются вопросы к нашему Клубу.

Как насчет частоты дискретизации? Хватит ли частоты нашего прибора для норамльного анализа или нет. Напомню, что частота дискретизации прибора - 200 кГц, что позволит анализировать сигналы частотой до 100 кГц. Каков на самом деле частотный диапазон виброшумов от двигателя?

Сигналы какой длительности (иными словами - сколько отсчетов) нужно подвергнуть вейвлет-преобразованию, чтоб там что-нибудь увидеть?

Ну и еще вопрос - насколько данная методика адекватна? Имеет ли она подтверждение (доказательство) в научных статьях, или пока находится на стадии экспериментов у энтузиастов? Если у кого есть ссылки на научные труды в этой области - делитесь, это будет интересно всем!

artmel

Сообщение artmel »

Admin писал(а):Как насчет частоты дискретизации? Хватит ли частоты нашего прибора для норамльного анализа или нет. Напомню, что частота дискретизации прибора - 200 кГц, что позволит анализировать сигналы частотой до 100 кГц. Каков на самом деле частотный диапазон виброшумов от двигателя?
я пока не проводил полноценные эксперименты с ультразвуковым шумом полусухого и сухого трения. но выпустил из компрессора масло и проверил- появился небольшой пик в районе 25 кгц. дальше проверять не рискнул , уж очень дорогая вещь компрессор :) .
но для диагностики нагара на клапанах и нарушения работы КШМ частоты нужны намного меньшие. Gnat советует например обрезать фильтром до 200 Гц. вибрации шариковых подшипников можно узнать с помощью программы http://zamaraew.narod.ru/page1.html . там все от сотни герц до десятков кгц.
Admin писал(а):Сигналы какой длительности (иными словами - сколько отсчетов) нужно подвергнуть вейвлет-преобразованию, чтоб там что-нибудь увидеть?
я думаю что минимум это время должно равняться 2 оборотам коленвала.

Admin писал(а):Ну и еще вопрос - насколько данная методика адекватна? Имеет ли она подтверждение (доказательство) в научных статьях, или пока находится на стадии экспериментов у энтузиастов? Если у кого есть ссылки на научные труды в этой области - делитесь, это будет интересно всем!
http://www.masters.donntu.edu.ua/2006/k ... /index.htm

Сайты посвященные вибродиагностике
#
http://www.vibration.ru/ - Сайт носит просветительский характер, его главная задача - привлечь внимание специалистов к решению технических задач, обмену опытом и мнениями по разным вопросам вибродиагностики и виброметрии, а новичков и неспециалистов - научить как нужно и можно диагностировать.
#
http://www.vibr.ru/ - Сайт научного направления "Динамика и диагностика", которое создано на базе лаборатории динамической надежности и диагностики турбомашин кафедры "Турбины и двигатели" Уральского государственного технического университета. На сайте представлено большое количество докладов и научных статей
#
http://www.vibrocenter.ru/ - Сайт фирмы Вибро-Центр, занимающегося разработкой диагностических систем.
#
http://www.vibration.narod.ru/ - В сайт включены русские ресурсы в Интернете по диагностике состояния оборудования по вибрации.
#
vibro.pstar.ru - Сайт лаборатории диагностики МГУПП. Представлено много статей и теоретических исследований по вибродиагностике машин

Не в сети
Аватара пользователя
Сообщения: 885
Зарегистрирован: 18.09.2008, 23:06
Откуда: Севастополь
Поблагодарили: 103 раза

по вибрациям

Сообщение gnat »

Во время работы в военпроме имел доступ к данной разработке диагностики. Разрабатывалась для дорогих судовых дизелей. Три микрофона- сверху, справа и слева. Дают трёхмерное поле. Не имеет смысла в нашей диагностике. так как каждая программа пишется под каждый конкретный двигатель и набор образцовых осцилограмм под каждый двигатель индивидуален.Кроме того нужно создать вокруг двигателя камеру звукопоглащающюю из матов 3см толщиной. Что б небыло резонансов помещения.(двигательного отсека) Двигатели размером с комнату. В нашей поточной диагностике не реально.Но всё нужно пробовать. Вот я и мучаюсь с вибро диагностикой уже месяцев 5.Всё не однозначно. Это вам не датчик давления или разрежения. Тут столько много нъюансов нужно учитывать. Пока точно получается вибродатчиком определять ВМТ. Остальные изыскания под сомнением пока.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

artmel

Re: по вибрациям

Сообщение artmel »

gnat писал(а):Во время работы в военпроме имел доступ к данной разработке диагностики. Разрабатывалась для дорогих судовых дизелей. Три микрофона- сверху, справа и слева. Дают трёхмерное поле. Не имеет смысла в нашей диагностике. так как каждая программа пишется под каждый конкретный двигатель и набор образцовых осцилограмм под каждый двигатель индивидуален.Кроме того нужно создать вокруг двигателя камеру звукопоглащающюю из матов 3см толщиной. Что б небыло резонансов помещения.(двигательного отсека) Двигатели размером с комнату. В нашей поточной диагностике не реально.
я читал про такие . НО там пытались диагностировать все сразу.
нужно выделить универсальные методики, пусть узкого применения , но для большинства моторов.
gnat писал(а):Но всё нужно пробовать.
Вот именно!
gnat писал(а):Вот я и мучаюсь с вибро диагностикой уже месяцев 5.Всё не однозначно. Это вам не датчик давления или разрежения. Тут столько много нъюансов нужно учитывать.
Будем надеяться что все у Вас получится. ДР то победили.
gnat писал(а):Пока точно получается вибродатчиком определять ВМТ.
уже небольшой прогресс
gnat писал(а):Остальные изыскания под сомнением пока.
не озвучите?
Последний раз редактировалось artmel 12.01.2009, 22:45, всего редактировалось 1 раз.

artmel

Сообщение artmel »

Устройство датчика вибрации (по наводке Gnat)
щас экспериментирую с подобным.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

artmel

Сообщение artmel »

ув. Gnat - пожалуйста выложите осцилку на которой вы предпологаете шум коренных. необходимо для расчета частоты и спектра сигнала шума.

Не в сети
Сообщения: 344
Зарегистрирован: 13.12.2007, 20:48
Откуда: Тула, "Мотор-мастер"
Благодарил (а): 1 раз
Поблагодарили: 101 раз

Сообщение Aleksey »

А вот еще забыл спросить - картинку нужно наблюдать в динамике или статике?

artmel

Сообщение artmel »

сегодня приехал WV дизель. пробег 320 000 км. решил поэксперементировать с пьезодатчиком на трубке форсунки.

интерпретировать результаты пока не могу, так как нет обарудования для пролива форсунок, да и клиент не дал бы их снимать.

снимал осциллографом и спектроанализатором столкнулся с тем что нехватает какраз вейвлет преобразования, тоесть изменения спектра во времени. так как сравнивать спектр форсунок между собой нужно именно в один момент от начала впрыска этой форсунки.

в общем судите сами.

m_all_o.png осцилограммы всех форсунок, видно что они похожи но при этом имеют существенные различия.

m_all_sp_5.png спектрограмма всех форсунок до 5 кГц.

m_1_sp.png спектрограммы 1 форсунки в разные моменты времени до 100 кГц.

m_2_sp.png спектрограммы 2 форсунки в разные моменты времени до 100 кГц.

m_3_sp.png спектрограммы 3 форсунки в разные моменты времени до 100 кГц.

m_4_sp.png спектрограммы 4 форсунки в разные моменты времени до 100 кГц.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Не в сети
Сообщения: 1481
Зарегистрирован: 19.12.2008, 12:33
Откуда: Псков
Благодарил (а): 2 раза
Поблагодарили: 39 раз
Контактная информация:

Сообщение kbh72 »

artmel писал(а):ув. Gnat - пожалуйста выложите осцилку на которой вы предпологаете шум коренных. необходимо для расчета частоты и спектра сигнала шума.
Когда то давно пытался заниматся подобной темой. Насколько помню шумы КШМ должны быть в районе 2-6кГЦ. Вообще была идея оценивать зазоры во вкладышах по шумам. Но к сожалению не было ни оборудования ни времени для экпериментов.

Не в сети
Сообщения: 1481
Зарегистрирован: 19.12.2008, 12:33
Откуда: Псков
Благодарил (а): 2 раза
Поблагодарили: 39 раз
Контактная информация:

Сообщение kbh72 »

Добавлю еще что , не плохо бы подобрать акселерометр к этому прибору не дорогой и можно было бы карданы прямо на машине балансировать. 8)

artmel

Сообщение artmel »

kbh72 - спасибо за развитие темы. вот еще применение.
не откроете новую тему? как можно было бы балансировать карданы?
какое нужно оборудование?

Не в сети
Сообщения: 81
Зарегистрирован: 04.09.2008, 19:21
Откуда: Киев Боярка
Поблагодарили: 4 раза

Сообщение bobych »

kbh72 писал(а):Добавлю еще что , не плохо бы подобрать акселерометр к этому прибору не дорогой и можно было бы карданы прямо на машине балансировать. 8)
Это который с трех частей,на двух подвесных?
Ню ню :mrgreen:

artmel

Сообщение artmel »

bobych писал(а):
kbh72 писал(а):Добавлю еще что , не плохо бы подобрать акселерометр к этому прибору не дорогой и можно было бы карданы прямо на машине балансировать. 8)
Это который с трех частей,на двух подвесных?
Ню ню :mrgreen:
а можно не ругаться а пояснить причину невозможности балансировки?
Ответить

Вернуться в «Disco (осциллограф, самописец и т.д.)»