多通道多余物微弱信号检测方法研究

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1、硕士学位论文多通道多余物微弱信号检测方法研究RESEARCHONMULTI-CHANNELWEAKSIGNALDETECTIONOFLOOSEPARTICLE李超哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP274.2学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文多通道多余物微弱信号检测方法研究硕士研究生：李超导师：王淑娟教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP

2、274.2U.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMULTI-CHANNELWEAKSIGNALDETECTIONOFLOOSEPARTICLECandidate：LiChaoSupervisor：Prof.WangShujuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：School

3、ofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要作为军用、航天、国防设备中的关键基础元件，密封电子元器件能否稳定、可靠地工作直接关系到设备和系统的可靠性。多余物作为密封电子元器件内部的杂质，由于其运动的随机性和不可控性，严重危害着元器件的可靠性。现有多余物检测装置及方法对0.02mg以上

4、多余物识别准确率高达90%，但对质量小于0.02mg多余物产生的微弱信号检测的无能为力。因此开展多余物微弱信号的研究对于发展多余物检测技术，消除设备可靠性隐患至关重要。针对传统多余物检测设备难以对多余物微弱信号实现有效检测的问题，本文设计多余物微弱信号采集模块。分析微弱信号成因，对信号采集通道的各个环节进行重新设计。选用三通道高灵敏度谐振式声音传感器，设计三通道多级调理电路和四通道数据采集电路实现多余物微弱信号的采集。从电源、传输线、阻抗匹配、PCB抗干扰设计、屏蔽与接地等各个角度对噪声进行抑制，满足

5、了信号采集过程中的低噪声要求，为信号的处理及检测奠定了良好的基础。针对PIND试验信号中多种噪声对干扰多余物微弱信号检测的问题，对声发射信号及PIND试验信号特性进行分析，确定试验信号中最重要的噪声种类为背景噪声和环境噪声。对于背景噪声，选择时频分析见长的小波分析方法，提出改进的阈值函数进行噪声滤除。对于环境噪声，借鉴语音增强的方法，提出基于卡尔曼滤波的环境噪声消除方法，并对去噪的结果进行分析。针对单一传感器捕捉的多余物信号微弱，甚至存在误差、丢失和畸变等问题，本文采用三通道声音传感器对PIND信号进

6、行接收。通过选择合适的数据融合方式，分析传统加权融合方法中存在的不足，采用新的基于量子遗传算法的多通道数据算法对三通道多余物微弱信号数据进行融合。最后通过仿真实验对融合算法的有效性进行验证。针对幅值过于微小、湮没于噪声中，经软硬件降噪后仍无法使信噪比得到显著提升的多余物微弱信号，采用随机共振的方法进行信号的增强与提取。先对非周期随机共振及其响应结果、表征方式及产生机制进行研究。通过建立多余物信号模型，研究各参数对双稳态系统的影响，确定适合多余物微弱信号检测的条件及参数。实验表明，该方法对0.01mg多

7、余物的检测准确率为66.7%。本文研究的多余物微弱信号检测方法，为多余物检测灵敏度的提高提供了依据和方法，所取得的成果也为其它领域微弱信号检测提供了一定参考。关键词：多余物；微弱信号；检测；数据融合；随机共振-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSeenasthekeyinfrastructurecomponentsofmilitary,aerospaceanddefenseequipment,whethersealedelectroniccomponentscanbestableorn

8、otisdirectlyrelatedtothereliabilityofthewholesystem.Asanimpurityintheinnerofelectroniccomponent,thelooseparticleswillhavecertaininfluenceonthedevicesandevenendangerthereliabilityofdevicebecauseofitsrandomnessanduncontrollability.