基于小波分析的浊度传感器故障诊断研究.pdf

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1、12传感器与微系统(TransducerandMierosystemTechnologies)2011年第30卷第8期基于小波分析的浊度传感器故障诊断研究刘江利，陈健，谢永兴(广东工业大学信息工程学院。广东广州510006)摘要：由1二小波分析具有多分辨率分析的特点，在时域和频域都有表征信号局部信息的能。提出以小波分析为基础的浊度传感器故障诊断的研究，对信号进行小波变换，求出奇异性和奇异值，从而检测传感器故障发生的时刻和严重情况。仿真实验表明：该法能有效地检测和识别出浊度传感器故障、且具有灵敏性好、故障诊断率高等特点。关键词：浊度传感器；小波分析；故障诊断

2、中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)08-001203Research0ffaultdiagnosisforturbiditysensorbased0nwavel_etanalysi●sLIUJiang—li，CHENJian，XIEYong—xing(SchoolofInformationEngineering，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)Abstract：Becausethewavelethasthecharacteristicofm

3、uhi—resolutionanalysis，andhastheabilitvt()re【Jresenfsignaloflocalinformationintimedomainandfrequencydomain．Theresearchisbased()rlwaveletanalysisot、wavelettransfi)rmfnrfaultdiagnosisofturbiditysensor。singularityandthesingularvaluesarefoundout．andfauhtimeandseriousconditionofthesens

4、oraredetected．Simulationresultsshowthatthisnle[h(J({caneIll；(tivelvdetectandidentifyfaultsofturbiditysensor，whichhascharacteristicsofsensitivityandhighrateotfaulldiagnosis．Keywords：turbiditysensor；waveletanalysis；faultdiagnosis，0引言1小波分析基本理论传感器是控制系统自动化和智能化的重要器件，如果1．1连续小波变换发生故障，轻则使系

5、统的性能下降，重则会造成严重的事没(t)L(R)，基小小波或母小波()，满址故，后果不堪设想。传感器能否正常工作，要对输出信号进f～l1d<+，连续小波基函数行监测和诊断⋯，一般是利用傅里叶变换来实现的，尽管傅里叶变换在频域中具有较好的局部化能力，很容易把信(>((1)号表示为各频率成分的叠加和的形式，但在时域巾，傅里叶其中，“称为尺度因子或伸缩I子，称为平移凶了，它变换没有局部化的能力。而小波恰好对此派上用场，小波们都是连续变化的。变换具有时间局部分析的能力，它是一种时间一尺度分析方Vf(t)∈L(R)，函数的内积法，具有多分辨率分析的特点。小波变换同时

6、具有时(，f)=l厂(t)，(t)域与频域的局部性，且宽度均可调，这正适用于故障诊断中=1f￡)()d￡，(2)人们关心的突变信号的处理，需要时一频局部分析法，因此，√“R“小波变换是描述检测函数局部性质的有效工具，即小波变式中_，It)为连续小波变换，变换结果(“，，r)称为小波换用在故障诊断方面更实用、更有效。对浊度传感器故变换系数。障诊断的研究，提出以小波分析为基础，对信号进行小波变等价的频域定义式为换，求出奇异性和奇异值，从而检测传感器故障发生的时刻()=‰)eJ~otd．(3)和严重情’f兄。收稿日期：2010—12-26第8期刘江利，等：基于小

7、波分析的浊度传感器故障诊断研究13在很多场合，正变换必须与逆变换协同工作才能充分体现该变换的优越性，才有实际意义。小波变换也是如此。已经证明：如果小波正变换满足条件，则其逆变换存在，根据小波变换(a，)可以精确地恢复原信号(t)，其逆变换公式为)=darr(f．(4)图1三层多分辨分析树结构图Fig1Thetreestructureofthreelayersmulti-resolutionanalysis其中，C：fd<+。。，(。，)是将体的不透明度。当单色光通过含有悬浮粒子的液体时，悬浮粒子会对光产生散射作用，从而使得单色光的强度衰减，(t)从一维时域

8、投影分解为二维尺度一位移(或二维时一时其衰减量即可用来表示液体的浑