Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Time-frequency methods for processing non-stationary diagnostic vibroacoustic signals

Mokrzan Daniel, Szymański Grzegorz M.

Pojazdy Szynowe

|

2021

|

Nr 3

44--57

EN

The article presents the issues of interpretation of non-stationary vibroacoustic diagnostic signals. The reasons of the incomplete usefulness of the traditional analysis solely in the field of time or frequency for such cases are explained. The use of time-frequency methods is presented as the proposed solution. The literature was reviewed in aspect of the methods currently used or on which the research is carried out. Older applications, such as the short-time Fourier transform and more complex and contemporary applications such as the Hilbert-Huang transform, are mentioned. Further development directions were also assessed, taking into account the combination of methods and the use of artificial neural networks, assessing the latter as giving the greatest potential in aspect of the evolution of signal processing methods.

PL

W artykule zaprezentowano problematykę interpretacji niestacjonarnych wibroakustycznych sygnałów diagnostycznych. Wyjaśniono przyczyny niepełnej przydatności tradycyjnej analizy wyłącznie w dziedzinie czasu lub częstotliwości dla takich przypadków. Jako proponowane rozwiązanie przedstawiono wykorzystanie metod czasowo-częstotliwościowych. Dokonano przeglądu literatury w aspekcie metod obecnie wykorzystywanych lub nad którymi prowadzone są badania. Wymieniono zarówno zastosowania starsze jak krótkoczasowa transformata Fouriera oraz bardziej złożone i współczesne jak transformata Hilberta-Huanga. Dokonano również oceny dalszych kierunków rozwoju z uwzględnieniem kombinacji metod oraz wykorzystania sztucznych sieci neuronowych oceniając te ostatnie jako dające największy potencjał w aspekcie ewolucji metod przetwarzania sygnałów.

2

The fractional Fourier transform as a biomedical signal and image processing tool: A review

Gómez-Echavarría Alejandro, Ugarte Juan P., Tobón Catalina

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2020

|

Vol. 40, no. 3

1081--1093

EN

This work presents a literature review of the fractional Fourier transform (FrFT) investiga-tions and applications in the biomedical field. The FrFT is a time-frequency analysis tool that has been used for signal and image processing due to its capability in capturing the nonstationary characteristics of real signals. Most biomedical signals are an example of such non-stationarity. Thus, the FrFT-based solutions can be formulated, aiming to enhance the health technology. As the literature review indicates, common applications of the FrFT involves signal detection, filtering and features extraction. Establishing adequate solutions for these tasks requires a proper fractional order estimation and implementing the suitable numeric approach for the discrete FrFT calculation. Since most of the reports barely describe the methodology on this regard, it is important that future works include detailed information about the implementation criteria of the FrFT. Although the applications in biomedical sciences are not yet among the most frequent FrFT fields of action, the growing interest of the scientific community in the FrFT, supports its practical usefulness for developing new biomedical tools.

3

Sparse representation of a non-stationary signal in compressive sensing technique

Pałczyńska Beata, Świsulski Dariusz

Przegląd Elektrotechniczny

|

2019

|

R. 95, nr 11

66--68

EN

The paper presents the application of the compressive sensing technique to reconstruct a non-stationary signal based on compressed samples in the time-frequency domain. A greedy algorithm with different dictionaries to seek sparse atomic decomposition of the signal was applied. The results of the simulation confirm that the use of compressive sensing allows reconstruction of the non-stationary signal from a reduced number of randomly acquired samples, with slight loss of reconstruction quality.

PL

Przedstawiono zastosowanie techniki oszczędnego próbkowania do rekonstrukcji sygnału niestacjonarnego na podstawie skompresowanych próbek w dziedzinie czas-częstotliwość. Zastosowano nadmiarowy algorytm z różnymi słownikami aby znaleźć rzadką reprezentację sygnału. Wyniki symulacji potwierdzają, że zastosowanie oszczędnego próbkowania pozwala na rekonstrukcję sygnału niestacjonarnego z małej liczby losowo pobranych próbek, z niewielką utratą jakości rekonstrukcji.

4

Diagnostyka wibroakustyczna urządzeń

Peruń G., Łazarz B., Korbiel T.

Magazyn Autostrady

|

2015

|

Nr 4

30--33

PL

Proces diagnozowania urządzeń może odbywać się różnymi metodami. Wiele z nich wymaga zatrzymania pracy diagnozowanego urządzenia, co w przypadku urządzeń przemysłowych wiąże się zazwyczaj z pewnymi stratami finansowymi wynikającymi z przestoju. Z tego powodu coraz częściej do określania stanu technicznego obiektów wykorzystywane są metody pomiaru drgań i hałasu w połączeniu z coraz bardziej niezawodnymi algorytmami przetwarzania rejestrowanych sygnałów. W artykule przedstawiono proste metody oceny stanu, które jednak często są skuteczne tylko w przypadku diagnozowania prostych urządzeń, a także zaawansowane metody czasowo-częstotliwościowe. Na przykładzie diagnostyki wibroakustycznej silnika spalinowego zilustrowano wybrane metody analizy zarejestrowanych sygnałów.

5

Application of the local meshing plane in detecting assembly and manufacturing errors of gears

Mączak J.

Diagnostyka

|

2011

|

nr 4(60)

47-52

EN

In the paper application of the local meshing plane concept is discussed and applied for overall gear quality assessment. Knowing the kinematic properties of the machine (i.e. gear teeth numbers) it is possible to modify the gearbox vibroacoustic signal in such a manner that its fragments will be linked to different rotating parts. This allows for presentation of a raw or processed gearbox signal in a form of three dimensional map on the plane "pinion teeth x gear teeth" called local meshing plane. Meshing plane in Cartesian coordinates allows for precise location and assessment of gear faults in terms of meshing quality of consecutive teeth pairs. Although the method was applied to simulated signals generated by a gearbox model, similar results were obtained for the measurement signals recorded during the back-to-back test stand experiment. Described method could be used for assessing the manufacturing quality of gears, the assembly quality as well as for the fatigue gear failure evaluation during normal exploitation.

PL

W artykule przedstawiono możliwość wykorzystania lokalnej płaszczyzny przyporu do oceny jakości pracy przekładni zębatej. Znając własności kinematyczne przekładni (tj. liczby zębów kół) możliwe jest takie przekształcenie sygnału wibroakustycznego emitowanego przez przekładnię, że poszczególne jego fragmenty będą związane z kinematyką wirujących wałów. Pozwala to na przedstawienie oryginalnego lub przetworzonego sygnału w formie trójwymiarowej mapy na płaszczyźnie "zęby zębnika x zęby koła" nazywanej lokalną płaszczyzną przyporu. Płaszczyzna przyporu, we współrzędnych kartezjańskich pozwala na lokalizację i ocenę uszkodzeń przekładni poprzez ocenę jakości poszczególnych przyporów wszystkich par zębatych. Metodę zaprezentowano na przykładzie sygnałów generowanych przez model symulacyjny przekładni zębatej oraz zweryfikowano na stanowisku mocy krążącej. Opisana metoda może być używana zarówno do oceny jakości wykonania i montażu jak też do wykrywania uszkodzeń zmęczeniowych przekładni zębatych.

6

Classification in the Gabor time-frequency domain of non-stationary signals embedded in heavy noise with unknown statistical distribution

Świercz E.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2010

|

Vol. 20, no 1

135-147

EN

A new supervised classification algorithm of a heavily distorted pattern (shape) obtained from noisy observations of nonstationary signals is proposed in the paper. Based on the Gabor transform of 1-D non-stationary signals, 2-D shapes of signals are formulated and the classification formula is developed using the pattern matching idea, which is the simplest case of a pattern recognition task. In the pattern matching problem, where a set of known patterns creates predefined classes, classification relies on assigning the examined pattern to one of the classes. Classical formulation of a Bayes decision rule requires a priori knowledge about statistical features characterising each class, which are rarely known in practice. In the proposed algorithm, the necessity of the statistical approach is avoided, especially since the probability distribution of noise is unknown. In the algorithm, the concept of discriminant functions, represented by Frobenius inner products, is used. The classification rule relies on the choice of the class corresponding to the max discriminant function. Computer simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the new classification algorithm. It is shown that the proposed approach is able to correctly classify signals which are embedded in noise with a very low SNR ratio. One of the goals here is to develop a pattern recognition algorithm as the best possible way to automatically make decisions. All simulations have been performed in Matlab. The proposed algorithm can be applied to non-stationary frequency modulated signal classification and non-stationary signal recognition.

7

Evaluation of the usefulness of multidimensional methods of non-stationary signals' analysis in the diagnostics of shock absorbers encased in passenger vehicles

Gardulski J.

Diagnostyka

|

2007

|

nr 2(42)

5-9

EN

The paper discusses the possibilities of applying vibroacoustic methods to identify the loss of fluid in shock absorbers encased in passenger cars. Three methods of analysis are presented (STFT, WVD, WT). A diagnostic method based on a wavelet analysis has been proposed.

PL

W pracy omówiono możliwości zastosowania metod wibroakustycznych do identyfikacji ubytku płynu w amortyzatorach samochodów osobowych zabudowanych w pojeździe. Porównano trzy metody analizy (STFT, WVD, WT). Zaproponowano metodę diagnozowania opartą na analizie falkowej.

8

Time-frequency representation for non-stationary phenomena in electrical engineering

Sikorski T., Ruczewski P., Łobos T.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2005

|

R. 81, nr 2

63-66

EN

The paper introduces two-dimensional method of observation and diagnosis of non-stationary signals in electrical engineering. To investigate the methods several experiments were performed using simulated signals. First two-dimensional representations are obtained applying Wigner and Wigner-Ville Distribution. Then local frequency moments are calculated to achieve one-dimensional characteristics. It is shown that such characteristics preserve information about the nonstationarity in point of time, and can be used for calculation of the beginning and duration time of transient states.

PL

W pracy przedstawiono metodę charakteryzacji sygnałów niestacjonarnych dla potrzeb diagnostyki w elektrotechnice. Metoda bazuje na 2-wymiarowym opisie sygnału w dziedzinie czasu i częstotliwości. W pierwszej kolejności stosuje transformację Wagnera-Ville'a. W następnej kolejności na bazie charakterystyki czasowo-częstotliwościowej obliczane są sygnały jednowymiarowe zachowujące informacje o niestacjonarności sygnału. Mogą one być wykorzystane do wyznaczenia początku i czasu trwania stanu nieustalonego w obwodach i sygnałach elektrycznych.

9

Wpływ interpolacji na procedurę liniowej decymacji

Adamczyk J., Krzyworzeka P., Cioch W.

Diagnostyka

|

2002

|

Vol. 27

37-42

PL

Postać widmowa nadaje się do analizy sygnałów stacjonarnych. Procedura liniowej decymacji (PLD) sprowadza sygnał przy zmiennej prędkości obrotowej do postaci odpowiadającej stałym obrotom. W opracowaniu przedstawiono opis matematyczny i wyprowadzenie oryginalnej PLD. Zapis algorytmiczny, który zamieszczono umożliwia tworzenia implementacji programowych. Pokazano możliwości stosowania metod interpolacyjnych w PLD. Wyniki w postaci widm amplitudowych przemieszczeń drgań wału na wybiegu dla omawianych metod przedstawiono w zestawieniu graficznym. W opracowaniu podkreślono wpływ wartości współczynnika decymacji na selektywność widmową.

EN

Nonstationary signals cannot be analysed using the spectrum analysis methods. A Linear Decimation Procedure transforms signals measured for a changeable rotational speed into signals corresponding to the constant speed. In this article a mathematical description and derivation of the original LDP were presented. An algorithmic notation of the method allows to create program implementations. Also the possibilities of the usage of interpolation methods for PLD were presented. The obtained results, in the form of the amplitude spectrums of the shaft vibration displacement during rotor run-down, for the methods presented in this article where graphically presented. In this article the influence of the decimation ratio on spectral selectivity was emphasised.

10

Analiza czasowo-częstotliwościowa sygnałów niestacjonarnych z przykładami zastosowań

Lenort F.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2001

|

Nr 1 (164)

1-76

PL

W praktyce spotykamy się często z koniecznością analizy krótkotrwałych sygnałów o zmiennych własnościach spektralnych w czasie. Odpowiedzi impulsowe obiektów zanikają często w czasie krótszym od jednej sekundy. Analiza modalna takich sygnałów jest utrudniona i wymaga specjalnych metod. Prowadzone sa intensywne prace nad metodami analizy mowy przez komputer. W pracy przytoczono podstawowe informacje o metodach analizy czasowo-częstotliwościowej, spotykanych w literaturze. Zwrócono uwagę na ich zalety i ograniczenia. stosowana jest też do tych celów szybka transformata Fouriera. W rozprawie zaproponowano algorytm szybkiego obliczania transformaty Fouriera o zwiększonej rozdzielczości w dolnym zakresie częstotliwości i metodę rekurencyjną obliczania transformaty Fouriera dla potrzeb analizy czasowo-częstotliwościowej. Wskazano na zalety i wady opracowanych metod. Opracowane algorytmy szybkiego obliczania transformaty Fouriera zastosowano do analizy modalnej odpowiedzi impulsowych samolotu celem określenia odporności na drgania flatterowe. Wyprowadzono układ równań, opisano zasady określania parametrów składowych postaci drgań. Metodę przetestowano na danych modelowych i rzeczywistych. Poddano też analizie odcinki zanikających drgań buffetingowych celem oceny własności flatterowych samolotu. Przedstawiono wyniki analizy czasowo-częstotliwościowej sygnałów akustycznych, muzycznych i mowy. Zwrócono uwagę na zastosowanie praktyczne metody do rozpoznawania słów przez komputer. Przytoczono wyniki wykonanych prac w tym zakresie, opisano problemy do rozwiązania.

EN

This paper presents a method of the time-frequency analysis and its application to modal analysis and numerical computing of the non-parametric time-frequency representation for non-stationary signals. To achieve this aim, an efficient algotithm for calculation discrete Fourier transform was developed. This algorithm offers good frequency resolution at low spectral frequencies. High resolution is obtained by increasing the density of sampling for the analyzed signals. In research practice it has been proved that the formula for the vibration damping coefficients can be invented, emploing the Fourier transform. Fourier transform was also used to the modal frequencies identification. The recurrence procedure for calculating of the discrete Fourier transform, which enables very fast calculations especially in the case of precise time-frequency representations approach, has been established. These methods have been tested both on the model and the experimental data. The decomposition of the structure aircraft impulse response in flight is presented togother with time-Frequency representations (contour maps) for acoustic signals.