Введение к работе
Актуальность.При разработке новых транспортных средств и Зорудования различных отраслей промышленности серьезное внима-іе уделяется вопросам уменьшения шума и вибрации, возникающих эй их работе. Международные правила и стандарты требуют снижения с влияния на человека и окружающую среду. Кроме того, высокие эовни вибрации и шума приводят к поломке собственных узлов и аг-эгатов транспортных средств.
Высокая потенциальная эффективность методов и систем спект-ального анализа виброакустических процессов обуславливает целе-эобразность их применения на различных этапах проектирования, эоизводства и эксплуатации транспортных средств и оборудования, ж разработке мероприятий по снижению уровня вибрации и шума.
Известные экспериментально-расчетные методы и системы спект-эльного анализа не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляема! к испытаниям транспортных средств, из-за сложного характера яброакустических процессов транспортных средств вследствие их ирокополосности, большого динамического диапазона, многообразия вдов: широкополосные и узкополосные случайные процессы, полигар-энические процессы,' а также их смеси. Поэтому для измерения их центральных характеристик требуются различные, адекватные каждой эдели, методы спектрального анализа.
Таким образом, задача повышения качества спектрального ана-иза виброакустических процессов транспортных средств и их обору-эвания является актуальной.
Цель__работы. Разработка эффективных методов и систем измерена спектральных характеристик виброакустических процессов транс-ортных средств, повышающих качество спектрального анализа.
Методы исследования. Основные научно-практические результаты
олучены путем систематизации и теоретического обобщения достиже-ий в области виброакустических исследований и спектрального ана-иза стационарных виброакустических процессов.
Теоретические исследования базируются на использовании сов-еменных методов теории вероятностей, случайных процессов, мате-атической статистики, спектральных преобразований случайных провесов, системного анализа и математического программирования, ля сравнения качества методов спектрального анализа используются звестные модели спектров и числовые1 примеры.
Экспериментальные исследования проведены с использование; современного виброакустического испытательного оборудования средств спектрального анализа в реальном масштабе времени, ПЭВМ.
Научная новизна
-
Исследованы тенденции развития аппаратуры спектральноп анализа на основе патентной информации. Установлено, что наиболеї перспективны анализаторы параллельного действия на основе линейной фильтрации как в аналоговом, так и в цифровом исполнении, Распределение патентной информации по целям изобретения показало, что сегодня наименее исследов&чы вопросы уменьшения методически погрешностей.
-
Исследованы переходные искажения систем спектральной анализа, порожденные неортогональностью АЧХ анализирующих фильтров. Установлено, что представление АЧХ анализирующих фильтров і виде функций отсчетов ортогонализирует каналы анализа и позволяем применить алгебраический метод для восстановления спектра в виде непрерывной функции частоты. Разработан метод спектрального анализа, учитывающий неортогональность АЧХ анализирующих фильтров \ априорную информацию об измеряемых спектрах и позволяющий получить оценки спектра в произвольных полосах, используя измерительные каналы с постоянными частотными характеристиками.
-
Установлено, что погрешность смещения можно уменьшить путем предварительной обработки (выравнивания) спектра за счет дополнения его спектром сигнала, зависимого или независимого оі исследуемого сигнала. Выигрыш метода тем больше, чем выше степень изрезанное спектра исследуемого сигнала.
-
Исследована флуктуационнзя составляющая методической погрешности. Установлено, что статистическая погрешность зависит от вида анализируемого спектра (ее равномерности в полосе анализа). Разработан метод адаптивного усреднения, позволяющий по достигнутой % величине статистической погрешности и экспериментально определенному времени анализа оценить ширину неравномерности внутри полосы анализа, что кроме того уменьшает и погрешность смещения.
-
Исследованы переходные искажения систем спектрального анализа детерминированных полигармонических процессов. Установлено, что сужение полосы анализа для уменьшения переходных искажений приводит к увеличению необходимого времени анализа. Разработан метод обострения распределения откликов фильтров, повышающий точность определения частоты и амплитуды гармоник при испольэова-
_ -"> _
:и фильтров с сильноперекрываюшимися непрямоугольными АЧХ.
6. Исследованы вопросы контроля многоточечной случайной виб-ции для управления параметрами имитируемой вибрацией. Установ-но, что оценка спектра тока подвижной катушки вибровозбудителя >зволяет учесть все пространственные механические резонанси ис-[гываемой конструкции. Разработан метод контроля спектра имити-емой вибрации на основе намерения спектра тока подвижной катуш-;, позволяющий исключить необходимость определения контрольных чек и установку множества вибродатчиков. Для контроля многоточной вибрации разработан также экспериментально-расчетный ме-д, позволяющий получить, спектр в каждой контрольной точке В ЕИ- функций отсчетов с числом отсчетов P=MxN,используя М-канальный ализатор, последовательно подключаемый к N контрольные точкам.
Практическая ценность. реализация и.|внедрение_резудьтатов ^следовании
Предложенные новые методы повышения качества спектрального [ализа виброакустических процессов являются базой для совдания фективных экспериментально-расчетных методов 'и систем для изме-!ния спектральных характеристик виОроакустических нагрузок.
Результаты работы, реализованные в виде отдельных устройств, істем и методик, внедрены в КАИ, СНИИА, Ш, ЦАГИ, ЧШ, СОКБ И, ШШО, ИПФ.
Разработанные устройства и системы защищены авторскими сви-ітельотвами, 8 авторских свидетельств использованы в промкшлен-юти.Материалы диссертации и приборы используются в учебном пропсе для студентов радиотехнического факультета Казанского госу-фственного технического университета.
Апробация.; работы. Основные положения диссертационной работы вкладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической кон-фенции "Автоматизация экспериментальных исследований" (Куйбы-з,1Э78), научно-технических конференциях . КАИ (Казань,1976 .982,1994),научно-технических конференциях ."Вибрация и шумы легших автомобилей" (Тольятти,1977,1982), научно-технической конвенции "Математическое обеспечение проектирования в машиностро-іии" (Харьков,1978), региональной научно-технической конференции 'правление виброиспытаниями" (Челябинск, 1979), а также на 10 ;есоюзных и отраслевых научно-технических семинарах. Системы и зтройства демонстрировались в 1978-1988 гг. ка ВДНХ СССР и отме->ны медалями. Отдельные системы демонстрировались на междунзрод-
кых выставках в Чехословакии и Монголии. В 1984г. работа по чеъ "Методы и системы формирования случайных процессов" на конкурс научных работ КАИ заняла 3 место.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 45 работ в числе которых 29 авторских свидетельств и 4 патента ВеликоОри тании, ФРГ , Финляндии и США.
Структура изобьём.Диссертационная работа изложена на 14 страница;-; машинописного текста, иллюстрируется рисунками и табли цами на 44 страницах и состоит из введения,4 глав,заключения,спи ка литературы из 110 наименований и приложения на 16 страницах.
