碩士研究生論文開題報告

XX大學(xué)碩士學(xué)位論文開題報告匯報人：XX導(dǎo)師：XX基于壓縮感知理論的機(jī)械振動信號模擬信息轉(zhuǎn)換研究研究背景及意義國內(nèi)外研究現(xiàn)狀主要研究內(nèi)容擬解決的關(guān)鍵性問題及研究方法技術(shù)路線創(chuàng)新性與預(yù)期成果可行性分析12345671研究背景及意義智能化網(wǎng)絡(luò)化大型化采樣速率越來越高電路設(shè)計(jì)愈加復(fù)雜數(shù)字處理不堪重負(fù)傳統(tǒng)的Nyquist采樣方法面對如今機(jī)械設(shè)備的高速發(fā)展在信息獲取上遇到了瓶頸采樣壓縮解壓縮壓縮采樣

CSDonohoCandèsTao模擬信息轉(zhuǎn)換器AIC壓縮感知為信號采樣理論帶來了巨大變革模擬信息轉(zhuǎn)換器的提出將實(shí)現(xiàn)對信息的直接采樣隨著機(jī)械設(shè)備越來越復(fù)雜，人們對采樣速率的要求也越來越高，高速率采樣不僅對采樣設(shè)備的速率要求更高，而且?guī)砹撕Ａ繑?shù)據(jù)的傳輸、存儲和計(jì)算等一系列問題。有時機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障所造成的強(qiáng)烈振動沖擊中含有的頻率很高，需要以極高的速率對其進(jìn)行采樣，現(xiàn)有的ADC技術(shù)也難以達(dá)到如此高的采樣速率要求，這樣一來就會造成信息的丟失，不能及時的反映出故障，輕則造成機(jī)械設(shè)備的壽命縮短，重則釀成重大的工程事故。若設(shè)計(jì)合適的模擬信息轉(zhuǎn)換器用以對機(jī)械振動信號的采樣不僅可以降低硬件成本，而且可以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的信息采集，及時反映出機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對確保設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行、減少甚至避免重大安全事故具有相當(dāng)重要的意義。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀機(jī)械振動信號檢測研究現(xiàn)狀2.1機(jī)械振動的測量參數(shù)有位移、速度、加速度和固有頻率等。傳統(tǒng)的檢測方法先通過各種振動傳感器收集設(shè)備信號經(jīng)放大濾波處理后，送入ADC轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再送入DSP進(jìn)行相應(yīng)的處理，得到機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。傳統(tǒng)的傳感技術(shù)存在檢測水平低、可靠性差等缺點(diǎn)?，F(xiàn)代的振動檢測采用電測法：把待測的機(jī)械振動量的變化轉(zhuǎn)化成電量的變化。僅僅通過提高傳感器的性能來提高機(jī)械振動信號的測量水平是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，我們可以在信號的后續(xù)處理（ADC等）做研究。壓縮感知研究現(xiàn)狀2.2核心思想當(dāng)信號在某個變換域具有稀疏性時可以通過一個與變換域不相干的觀測矩陣將高維信號投影到低維空間，然后根據(jù)相應(yīng)優(yōu)化算法可以高概率的從少量的測量值中重構(gòu)出原始信號。稀疏表示觀測矩陣重構(gòu)算法主要內(nèi)容模擬信息轉(zhuǎn)換器研究現(xiàn)狀2.3LPF隨機(jī)調(diào)制RD首先用一組在±1值之間變化的偽隨機(jī)序列與輸入信號進(jìn)行混頻，

目的是將信號中的高頻部分搬移至低頻部分；然后使用一個低通濾波器對混頻之后的信號進(jìn)行低通濾波濾除高頻干擾；最后用一個低速ADC對信號進(jìn)行采樣。模擬信息轉(zhuǎn)換器研究現(xiàn)狀2.3信號x(t)同時進(jìn)入p個通道，在第i個通道用一個周期混頻與

信號進(jìn)行相乘；混頻之后用一個低通濾波器對信號進(jìn)行濾波；濾波之后再用低速ADC對信號進(jìn)行采樣，最后用相應(yīng)的算法從采樣所得數(shù)據(jù)中重構(gòu)出原始信號調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換MWCLPFLPFLPF重構(gòu)3主要研究內(nèi)容1建立滾動軸承振動信號模型：通過理論分析，建立滾動軸承振動信號的理論模型和統(tǒng)計(jì)模型，獲取其先驗(yàn)知識和結(jié)構(gòu)特征2設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)壓縮感知中觀測矩陣的作用并嘗試在已有的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上提出改進(jìn)和優(yōu)化方案3編寫MATLAB程序仿真驗(yàn)證調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器的可行性，探究采樣速率、調(diào)制序列波形、采樣通道個數(shù)等參數(shù)對調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器的影響4擬解決的關(guān)鍵問題及研究方法（1）對滾動軸承的工作狀態(tài)建立信號模型，通過其可以傳遞出滾動軸承工作過程的各種信息。（2）探究采樣速率、調(diào)制序列波形、采樣通道個數(shù)等參數(shù)對調(diào)制寬帶轉(zhuǎn)換器的影響，設(shè)計(jì)出高效率且普遍使用的模擬信息轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)。（3）選擇合理的硬件構(gòu)成壓縮感知中觀測矩陣的作用，完成對模擬信號的壓縮采樣。（4）選擇對外界干擾因素具有較強(qiáng)魯棒性的算法實(shí)現(xiàn)高效，穩(wěn)定的信號重構(gòu)。理論研究和計(jì)算機(jī)仿真相結(jié)合5技術(shù)路線1236452017.08~102017.03~062017.01~032016.09~112017.062017.07研究模擬信息轉(zhuǎn)換器工作原理建立滾動軸承振動信號模型設(shè)計(jì)模擬信息轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)編寫MATLAB仿真程序MATLAB試驗(yàn)仿真對比參數(shù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化6創(chuàng)新性與預(yù)期成果創(chuàng)新性將模擬信息轉(zhuǎn)換器應(yīng)用到了對機(jī)械振動信號的采集上設(shè)計(jì)了適合機(jī)械振動信號的模擬信信息轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)預(yù)期成果本課題研究成果將以論文形式出現(xiàn)，在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表

2~3篇學(xué)術(shù)論文，并通過碩士答辯7可行性分析模擬信息轉(zhuǎn)換器 充分利用壓縮感 知的思想實(shí)現(xiàn)了 對信號的亞奈奎 斯特采樣，同時 保證了信息的完 整性。國外已有 若干團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出 了相應(yīng)的硬件系 統(tǒng)，國內(nèi)也開始 了對AIC的研究， AIC在未來信息 采集領(lǐng)域有著極 大的潛力。AIC硬件電路 不需要設(shè)計(jì)特 殊的元件，現(xiàn) 有的硬件就可 以實(shí)現(xiàn)，同時 MATLAB為本課題的研究提供了有力的仿真支持。我的導(dǎo)師一直