[发明专利]水下噪声宽频域瞬态采集存贮和处理系统无效
申请号: | 91108212.3 | 申请日: | 1991-10-26 |
公开(公告)号: | CN1072018A | 公开(公告)日: | 1993-05-12 |
发明(设计)人: | 柴恭纯;戴光渝;李志岩;王河生 | 申请(专利权)人: | 水利电力部交通部南京水利科学院研究院 |
主分类号: | G01H3/00 | 分类号: | G01H3/00 |
代理公司: | 江苏省专利服务中心 | 代理人: | 奚胜元 |
地址: | 210029 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 水下 噪声 宽频 瞬态 采集 存贮 处理 系统 | ||
本发明水下噪声宽频域瞬态采集存贮和处理系统涉及的 种空化噪声检测仪器系统。
国内外已有各种模拟式数字式噪声检测仪器,以丹表B&K公司噪声检测仪器为代表,各具特点,适用范围及局限性,均不能满足水工模型空化空蚀研究与原型监测需求,或多或少地存在下列不足之处:1、频响范围不够宽,因而丢失频响外有用的空化信息,2、采样频率不够高,因而高频波形失真畸变大,3、不能捕捉空化噪声中存在脉冲波形,4、只有一个通道或多通道采集不同步,5、只适用于各态历经平稳随机过程,因而不能记录分析非平稳随机过程。因此空化空蚀研究与监测领域中迄今仍缺少完善的测试手段和测量仪器。
本发明的目的是针对上述噪声检测仪表存在的不足,采用瞬态波存器高速采集后,微机以自身速度读取瞬态采集存贮数据,然后采用快速富利叶变换(DFFT)谱分析处理技术较好地解决了上述问题,并提供了新的空化噪声检测手段和方法,为空化空蚀模型研究与原型噪声监测,提供一种有时域与频域分析功能的宽频域空化噪声检测系统。
水下噪声宽频域瞬态采集存贮和处理系统是采取以下方案实现的:该系统由传感器、空化噪声采集器和微机及其外围设备三大部分组成。空化噪声采集器由放大器、滤波器及瞬态波存器组成。具有五个通道构成每个通道均由传感器(水听器)、前置放大器、滤波器及瞬态通道组成。此外,配置共用信号监测仪器、监视所接通道信号。空化噪声采集器通过选通接口与微机通讯,外围设备包括数字磁带机、软盘驱动器、屏幕、打印机、记录仪(绘图)。
水下噪声宽频域瞬态采集存贮和处理系统工作原理:高速采集和宽频域由瞬态波存实现(水听器与放大滤波频响要跟上)利用瞬态波存具有多通道并行高速A/D采集并存贮一段信号波形的功能,由微机控制瞬态采集,多通道同步进行,采集待读,此时微机以自身速度读取瞬态所采集存贮的数据,如此循环往复,直至所需重复采集次数。对平稳随机过程来说,信号间断重复采集与连续采集,只要样本长度相同,两者是等效的。上述过程类似影视中常见的“快录慢放”,从而提高微机采集速度至所用瞬态采集频率,实现0.05~0.25μS采样时间,1~1000KHZ宽频域,且各通道同步。空化脉冲捕捉由瞬态波存触发电平和地址预置实现,瞬态接收微机命令后,开始连续不断采集,循环存贮在机内2至32K随机采集存贮器中,一旦信号幅值超过预置电平,由信号内触发控制继续采集(随机存贮容量减预置地址数)个数据后停止待读,微机从首地址读出2~32K数据,其中包括能发前预置地址相应时段内的信号,从而实现对完整的空化脉冲信号采集。快速富利叶频分析与瞬态间断连续随机或触发采集,具有记录和分析非平稳过程的功能,对每一次采集样本,均可完成一次频谱估计,不同样本反映不同时刻噪声及频谱,故样本系列反映非平稳随机过程。
水下噪声宽频域瞬态采集存贮和处理系统可应用于空化空蚀试验研究,空化空蚀强度噪声模拟、空化类型和空泡类型声特征模拟;用于原型声学监测,如对我国数以万计的水利水电泄水建筑物工程运行监测及对大量水轮机水泵等水力机械空化空蚀监测等。还可推广应用于造船界等领域。该系统针对性强,适用于水利水电空化空蚀研究和监测,适用范围广兼有时域与频域分析功能;指标先进功能好采集时间可选择,最高为0.05微秒,频域范围可选择最高为0.1HZ~1000KHZ,具有随机与触发采集功能、随机采集具有一般数字信号谱分析特点(相对模拟系统),触发采集提供捕捉空化脉冲(单空泡、串空泡和群空空泡溃灭脉冲)等新的噪声检测手段和方法,可采集记录分析平稳与非平稳随机过程,多通道同步采集,有助于布阵分析空化源位置。
以下将结合附图对本发明作进一步说明。
图1是水下噪声宽频域瞬态采集存贮和处理系统方框图。
参照附图水下噪声宽频域瞬态采集存贮和处理系统由传感器、空化噪声采集器、微机及其外围设备数字磁带机、软盘驱动器、屏幕、打印机、X-Y记录仪组成。该系统功能由研究院与软件配合实现采集、存贮、显示和处理功能选择统计分析各种统计量计算、波形与幅值概率分布显示、绘图、数据分析消除直流分量、滤波、加窗等预处理、自动率谱、自相关函数、互功率谱、互相关函数及传递函数等。具有10个通道,每个通道均由传感器(水听器)、前置放大器、滤波器及一个瞬态通道组成。1~8通道称为高频L档,用最高采样频率为500KHZ的多通道DBC瞬态,频带上限频率为250KHZ,9~10通道称为高频H档,用最高采样频率为4000KHZ~20000KHZ的BC-V或BC8220瞬态波存。此外,配置共用信号监测仪器,可采用2427自动量程数字电压表,及MS-1650A型滑动显示瞬态波存器,峰值计数器,可接需要在前放输出或瞬态输入端,监视所接通道信号。空化噪声采集器由放大器、滤波器及瞬态波存器组成。1~8通道(高频L档),与9~10通道,(高频H档)各一个空化噪声采集器。空化噪声采集器通过选通接口与微机通讯。
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