張 帥 ， 曾銳利

(1.軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津 300161；2. 軍事交通學(xué)院 軍用車輛系，天津 300161)

基于振動(dòng)信號(hào)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量

張 帥1， 曾銳利2

(1.軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津 300161；2. 軍事交通學(xué)院 軍用車輛系，天津 300161)

利用振動(dòng)信號(hào)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是一種不解體檢測(cè)的重要方法，但其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率要求較高，因此轉(zhuǎn)速急劇變化時(shí)，對(duì)測(cè)量精度影響較大。提出了基于希爾波特包絡(luò)和自相關(guān)的新方法；利用小波變換消除基線漂移，再通過(guò)短時(shí)時(shí)間窗進(jìn)行類穩(wěn)態(tài)分析，并采用希爾伯特包絡(luò)和三次自相關(guān)對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析,計(jì)算短時(shí)窗內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通過(guò)移窗法得到連續(xù)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)上進(jìn)行變工況試驗(yàn)，同步采集振動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析，在急加速條件下轉(zhuǎn)速測(cè)量最大誤差小于1.4%，能夠有效的滿足柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)性和精確性要求，在車輛不解體檢測(cè)和無(wú)負(fù)荷測(cè)功方面有很大應(yīng)用前景。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；振動(dòng)信號(hào)；基線漂移；短時(shí)窗；希爾伯特變換；自相關(guān)

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)，是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況的的綜合體現(xiàn)[1]。非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的測(cè)量對(duì)于評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有著極為重要的作用，現(xiàn)在的絕大多數(shù)測(cè)量手段(光電法和霍爾法)都需要在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上安裝傳感器，安裝復(fù)雜，費(fèi)用高，不滿足柴油車輛的不解體檢測(cè)要求，而通過(guò)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的測(cè)量可以極大地降低車輛發(fā)動(dòng)機(jī)性能的檢測(cè)要求門檻，能夠滿足便捷性和精度要求?，F(xiàn)有的一些基于振動(dòng)信號(hào)測(cè)量轉(zhuǎn)速的技術(shù)手段多為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)較汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，相同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，振動(dòng)信號(hào)更為復(fù)雜，目前的方法不能很好的解決這些問(wèn)題，另外，現(xiàn)有的關(guān)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方式也存在局限性，在非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速條件下，尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)急加速條件下，頻率混疊比較嚴(yán)重，直接進(jìn)行頻域分析得到的結(jié)果不能作為計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)基頻的依據(jù)[2-5]；另外，引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的因素很多，在對(duì)算法進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，將實(shí)車振動(dòng)信號(hào)簡(jiǎn)單等同于正弦信號(hào)與噪聲信號(hào)的疊加顯然是不夠準(zhǔn)確的；文獻(xiàn)[6]進(jìn)行誤差分析時(shí)，利用OBD(On Board Diagnostics)接口采集的轉(zhuǎn)速作為真實(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)行驗(yàn)證，這樣的轉(zhuǎn)速是經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU(Electronic Control Unit)處理后發(fā)送出來(lái)的，傳輸上有一定的延時(shí)，對(duì)比驗(yàn)證時(shí)存在誤差。

本文提出了一種基于振動(dòng)信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法，但不同于已經(jīng)發(fā)表的其他轉(zhuǎn)速測(cè)量的文章，本文采用的方法利用小波消除基線漂移，通過(guò)截取短時(shí)間的振動(dòng)信號(hào)，利用希爾伯特包絡(luò)提取振動(dòng)信號(hào)中缸體的振動(dòng)規(guī)律，再利用三次自相關(guān)找到發(fā)動(dòng)機(jī)每缸間的時(shí)間差，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)計(jì)算極短時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)速，最后通過(guò)移窗得到轉(zhuǎn)速-時(shí)間曲線。

這種轉(zhuǎn)速測(cè)量的新方法，振動(dòng)傳感器可安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的任意缸體上，簡(jiǎn)單高效，適用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。

1 轉(zhuǎn)速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)

1.1 振動(dòng)信號(hào)的希爾伯特包絡(luò)

在信號(hào)處理領(lǐng)域，利用信號(hào)的包絡(luò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行提取是一種常用的信號(hào)處理方法。常用的信號(hào)包絡(luò)提取方法有：極值法、檢波濾波法、Hilbert解調(diào)法和復(fù)解析小波變換等[7-9]，它們各自的特點(diǎn)如表1所示。

表1 四種包絡(luò)求解方法比較

復(fù)解析小波變換需要針對(duì)信號(hào)的特點(diǎn)進(jìn)行小波類型的選擇，并根據(jù)感興趣頻段進(jìn)行時(shí)間平移和尺度伸縮因子的選擇，對(duì)不同的振動(dòng)信號(hào)的適應(yīng)性不高；而Hilbert解調(diào)法操作簡(jiǎn)單，精度高，但保留了信號(hào)中的所有頻率，故本文采用先進(jìn)行低通濾波再進(jìn)行Hilbert包絡(luò)，這樣就能有效的去除信號(hào)中的高頻干擾。

Hilbert變換在本質(zhì)上是一種全通濾波器，Hilbert變換巧妙地應(yīng)用解析表達(dá)式中的實(shí)部與虛部的正弦和余弦關(guān)系，定義出任意時(shí)刻的瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位及瞬時(shí)幅度，使得對(duì)于短信號(hào)和復(fù)雜信號(hào)的瞬時(shí)參數(shù)的提取成為可能，從而能更有效地、真實(shí)地獲取信號(hào)中所含的信息，有利于分析短時(shí)間的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)。利用Hilbert變換將實(shí)信號(hào)變換成解析信號(hào),其模即為包絡(luò)信號(hào)。Hilbert變換提取實(shí)信號(hào)包絡(luò)的方法如下

實(shí)信號(hào)s(t)的復(fù)解析表達(dá)式如式(1)所示

(1)

(2)

1.2 三次自相關(guān)分析

經(jīng)過(guò)Hilbert包絡(luò)計(jì)算，在短時(shí)間內(nèi)包絡(luò)波形的頻率與原始振動(dòng)信號(hào)中各缸工作振動(dòng)波形的頻率一致，因此采用自相關(guān)方法分析包絡(luò)信號(hào)中的周期信號(hào)可以用來(lái)分析發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)中的周期。

對(duì)同一隨機(jī)振動(dòng)樣本函數(shù)隨時(shí)間坐標(biāo)移動(dòng)進(jìn)行相似程度計(jì)算稱為自相關(guān)分析，得到的函數(shù)稱為自相關(guān)函數(shù)。自相關(guān)函數(shù)就是信號(hào)x(t)和它自己的相關(guān)性，表達(dá)式如式(3)所示。

Rxx(t,τ)=E[x(t)x(t+τ)]=

(3)

將測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)表示為：x(t)=s(t)+n(t)；s(t)為有用信號(hào)；n(t)為噪聲信號(hào)[10]。

則振動(dòng)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)如式(4)所示。

Rxx(t,τ)=E[x(t)x(t+τ)]=

E[(s(t)+n(t))(s(t+τ)+n(t+τ))]=

Rss(t,τ)+Rsn(t,τ)+Rns(t,τ)+Rnn(t,τ)

(4)

由于噪聲信號(hào)與其他信號(hào)沒(méi)有相關(guān)性，故

Rsn(t,τ)=0，Rns(t,τ)=0，Rxx(t,τ)=Rss(t,τ)+Rnn(t,τ)。

再對(duì)振動(dòng)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)求自相關(guān)，如式(5)所示。

(Rss(t,τ1+τ)+Rnn(t,τ1+τ)))=

Rss(Rss(t,τ1))+Rnn(Rnn(t,τ1))=

(5)

進(jìn)而可得到式(6)

(6)

發(fā)動(dòng)機(jī)在平穩(wěn)轉(zhuǎn)速下，其振動(dòng)信號(hào)具有明顯的周期性。通過(guò)自相關(guān)分析，可以有效的濾除信號(hào)內(nèi)噪聲信號(hào)，提高了振動(dòng)信號(hào)的信噪比。構(gòu)造頻率為10 Hz的信號(hào)，其中加入高斯噪聲，試驗(yàn)表明，自相關(guān)的次數(shù)越多，其降噪效果越好，但同時(shí)計(jì)算量增加，當(dāng)進(jìn)行三次自相關(guān)運(yùn)算之后，噪聲已經(jīng)被極大程度的削弱如圖1所示。

圖1 不同次數(shù)自相關(guān)頻譜對(duì)比Fig.1 Spectral contrast of autocorrelation with different times

2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的測(cè)量算法

進(jìn)行柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量需要經(jīng)過(guò)小波消除基線漂移、選取起始點(diǎn)和分析點(diǎn)數(shù)、濾波、Hilbert包絡(luò)、三次自相關(guān)分析等過(guò)程，其算法流程如圖2所示。

2.1 基線漂移的濾除

在發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理中，往往有很多的噪聲干擾，而對(duì)信號(hào)影響最大的就是基線漂移噪聲。在發(fā)動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，其振動(dòng)圖像對(duì)稱性較好；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于非穩(wěn)態(tài)，尤其在急加速狀態(tài)下，振動(dòng)信號(hào)容易出現(xiàn)漂移，對(duì)后續(xù)的處理造成較大干擾。而小波變換是一種窗口大小不變但形狀可變，即時(shí)間窗和頻率窗都可以改變的時(shí)頻局部化分析方法，這一特點(diǎn)使得小波分析方法具有對(duì)信號(hào)的自適應(yīng)性。

圖2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量算法流程Fig.2 Diesel engine speed measurement algorithms process

本文是利用coif3小波多尺度分解后所得到的低頻逼近信號(hào)充分逼近發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)中的基線漂移噪聲的特性，對(duì)其進(jìn)行均一化處理。具體過(guò)程是：選擇適當(dāng)?shù)男〔ê瘮?shù)和分解水平n，將原始的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分解，得到逼近信號(hào)為cAn，使得cAn盡可能逼近振動(dòng)信號(hào)中的基線漂移噪聲[11]，將該逼近信號(hào)置零，以此來(lái)消除逼近信號(hào)所包含的基線漂移的信息，再將其與分解時(shí)所得的細(xì)節(jié)信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，則得到消除基線漂移干擾后的振動(dòng)信號(hào)。

通過(guò)小波分解的逼近信號(hào)來(lái)消除振動(dòng)信號(hào)中的基線漂移，效果如圖3所示。原有的基線漂移在很大程度上被消除了。

(a) 出現(xiàn)零點(diǎn)漂移的信號(hào)

(b) 經(jīng)多尺度分解后的漂移噪聲

(c) 消除基線漂移后的信號(hào)

2.2 時(shí)間窗長(zhǎng)度的選取

(7)

(8)

式中，n為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)。

由于振動(dòng)信號(hào)要進(jìn)行三次自相關(guān)分析，故要在保證滿足采樣振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間足夠短和時(shí)間窗的長(zhǎng)度足夠進(jìn)行三次自相關(guān)分析的要求，如式(9)所示

N0(N0(n,3 000),N0(n,600))

(9)

根據(jù)三次自相關(guān)后要保留至少三個(gè)主峰，故時(shí)間窗內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)如式(10)所示

N≥5×N0(n,600)

(10)

2.3 信號(hào)濾波及基于Hilbert變換的包絡(luò)分析

在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量中，我們只對(duì)信號(hào)中的低頻信號(hào)感興趣，為了抑制高頻噪聲對(duì)信號(hào)的干擾，采用低通濾波對(duì)時(shí)間窗內(nèi)信號(hào)進(jìn)行濾波。對(duì)經(jīng)濾波處理后的信號(hào)進(jìn)行基于Hilbert變換的包絡(luò)分析，如圖4所示。經(jīng)過(guò)包絡(luò)分析之后，原信號(hào)的主要尖峰特征都很好的凸顯出來(lái)，極大的提高了“興趣”數(shù)據(jù)在信號(hào)中的比例。

(a) 原始振動(dòng)信號(hào) (b) 低通濾波后信號(hào) (c) 包絡(luò)后信號(hào)圖4 信號(hào)經(jīng)濾波、包絡(luò)處理后效果對(duì)比Fig.4 Comparison of signal filtering and envelope

2.4 三次自相關(guān)

對(duì)信號(hào)求取三次自相關(guān)，此時(shí)得到的曲線的周期性很明顯，如圖5所示。取前三尖峰所對(duì)應(yīng)的偏移量分別為l1、l2、l3，則周期τ(k)和速度v(k)分別為

(11)

式中，k為當(dāng)前求解的速度點(diǎn)的序號(hào)。

(a) 一次自相關(guān) (b) 二次自相關(guān) (c) 三次自相關(guān) (d) 四次自相關(guān)圖5 不同次數(shù)自相關(guān)函數(shù)Fig.5 Different degree autocorrelation function

2.5 移窗方法和速度-時(shí)間曲線生成

進(jìn)行完一個(gè)時(shí)間窗的分析后，需要對(duì)時(shí)間窗進(jìn)行移動(dòng)以測(cè)取不同時(shí)間點(diǎn)的轉(zhuǎn)速值，其移窗值如式(12)

(12)

速度-時(shí)間曲線由多個(gè)關(guān)鍵速度點(diǎn)vpk(tk,vk)構(gòu)成,由于假定短時(shí)時(shí)間窗內(nèi)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，所以以時(shí)間窗的中點(diǎn)作為速度點(diǎn)，取值如式(13)

(13)

式中，k為當(dāng)前求解的速度點(diǎn)的序號(hào)。

而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下，振動(dòng)信號(hào)的周期特征不明顯，可以截取極短時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)信號(hào)，認(rèn)為該極短時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定的。在此基礎(chǔ)上，對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行三次自相關(guān)分析。

3 試驗(yàn)分析

臺(tái)架試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)采用了濰柴WD615型六缸四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，振動(dòng)傳感器采用的是IMI-603C01型加速度傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器采用霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器。振動(dòng)傳感器吸附在發(fā)動(dòng)機(jī)任意缸位置，轉(zhuǎn)速傳感器、振動(dòng)傳感器及采集系統(tǒng)的安裝情況見(jiàn)圖6～圖8。利用NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集振動(dòng)傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)，采樣頻率為60 000 Hz，根據(jù)式(1)，選取每次采樣點(diǎn)數(shù)為10 000點(diǎn)。

圖6 安裝轉(zhuǎn)速傳感器Fig.6 Install the speed sensor

圖7 安裝振動(dòng)傳感器Fig.7 Install the vibration sensor

圖8 信號(hào)采集系統(tǒng)Fig.8 Signal acquisition system

臺(tái)架驗(yàn)證時(shí)，均在空載條件下進(jìn)行。首先對(duì)平穩(wěn)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證，如表2所示。

然后進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)非平穩(wěn)狀態(tài)下的驗(yàn)證，試驗(yàn)中采用的非平穩(wěn)狀態(tài)為手動(dòng)調(diào)節(jié)油門實(shí)現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)加速狀態(tài)。

表2穩(wěn)態(tài)下的轉(zhuǎn)速測(cè)量誤差值

Tab.2Errorvalueofrotationalspeedmeasurementundersteadystate

真實(shí)轉(zhuǎn)速/(r·min-1)計(jì)算轉(zhuǎn)速值/(r·min-1)誤差/%8008040．5120012050．42140014070．5160016040．25

經(jīng)處理后，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速還原情況如圖9所示。

從圖9可知，本算法計(jì)算的轉(zhuǎn)速曲線與真實(shí)轉(zhuǎn)速曲線基本吻合，能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)非穩(wěn)態(tài)條件下的轉(zhuǎn)速測(cè)量，通過(guò)對(duì)多次測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行分析，得到本算法在非穩(wěn)態(tài)條件下的最大誤差為1.4%，符合轉(zhuǎn)速測(cè)量的精度要求。

(a)急加速條件下轉(zhuǎn)速恢復(fù) (b)緩加速條件下轉(zhuǎn)速恢復(fù) (c)急加速條件誤差曲線 (d)緩加速條件誤差曲線圖9 加速條件下轉(zhuǎn)速恢復(fù)及誤差分析Fig.9 Speed recovery and error analysis under accelerated conditions

4 結(jié) 論

利用小波消除了基線漂移，采用Hilbert包絡(luò)和三次自相關(guān)能夠很好的提取出振動(dòng)信號(hào)中的轉(zhuǎn)速信息，測(cè)量精度高，時(shí)間分辨率高，能夠滿足穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)條件下的轉(zhuǎn)速測(cè)量，適應(yīng)性好，具體如下：

(1)本算法能夠滿足車輛不解體條件下的轉(zhuǎn)速測(cè)量，硬件安裝方便，可將振動(dòng)傳感器吸附在發(fā)動(dòng)機(jī)的任一缸體上，對(duì)車輛適應(yīng)性好。

(2)本算法采用小波變換、希爾伯特包絡(luò)和三次自相關(guān)分析，算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，執(zhí)行效率高，精度誤差小于1.4%，可滿足穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速條件下的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量要求。

(3)本算法的時(shí)間分辨率高，發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)可進(jìn)行n(發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù))次速度點(diǎn)的計(jì)算?？梢跃珳?zhǔn)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，在車輛不解體檢測(cè)和無(wú)負(fù)荷測(cè)功中有很大的應(yīng)用前景。

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《振動(dòng)與沖擊》征稿簡(jiǎn)則

《振動(dòng)與沖擊》是中國(guó)振動(dòng)工程學(xué)會(huì)、上海交通大學(xué)、上海市振動(dòng)工程學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦的反映和交流我國(guó)力學(xué)、航空、航天、造船、車輛、機(jī)械、土木建筑、水利、電力、礦山、化工、冶金、儀器儀表、海洋工程、輕工、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的振動(dòng)、沖擊和噪聲方面的成果及經(jīng)驗(yàn)的綜合性學(xué)術(shù)刊物。本刊為國(guó)家科委中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊、《中國(guó)核心期刊要目總覽》核心期刊，《中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)中國(guó)科技期刊精品數(shù)據(jù)庫(kù)》、《中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)》、《中國(guó)物理學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)》、《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)》、《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊文摘》源期刊，美國(guó)工程信息公司Ei-Compendex數(shù)據(jù)庫(kù)收錄期刊，美國(guó)《劍橋科學(xué)文摘》等的來(lái)源期刊。

1 刊登內(nèi)容

本刊刊登上述領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析、模態(tài)分析、參數(shù)分析、參數(shù)識(shí)別、隨機(jī)振動(dòng)、非線性振動(dòng)、振動(dòng)控制、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定性、流固耦合振動(dòng)、減振、隔振、抗沖擊、噪聲防治、環(huán)境試驗(yàn)、模擬技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)軟件工程、消聲器材等方面的論文和短文。

本刊將優(yōu)先發(fā)表有創(chuàng)新性工作、工程應(yīng)用背景的論文；刊登在本學(xué)科中能解決工程問(wèn)題而具有較大經(jīng)濟(jì)效益的應(yīng)用性文章,同時(shí)也將刊登一些介紹國(guó)內(nèi)外新技術(shù)、新設(shè)備的文章和國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)。

2 投稿須知

2.1 稿件內(nèi)容必須具有創(chuàng)新性、學(xué)術(shù)性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性、規(guī)范性和可讀性。

2.2 請(qǐng)勿一稿兩投或多投。文稿自收到之日起，3個(gè)月內(nèi)本刊將發(fā)出是否錄用通知；逾期請(qǐng)及時(shí)向編輯部查詢。稿件不退，請(qǐng)自留底稿。

2.3 編輯部將按照規(guī)范的程序，聘請(qǐng)有關(guān)同行專家評(píng)審(二審制，部分稿件須三審)和主編終審，根據(jù)評(píng)審意見(jiàn)公平、公正地決定稿件的取舍。

2.4 稿件文責(zé)自負(fù)。編輯部對(duì)來(lái)稿有權(quán)作技術(shù)性和文字性的修改，實(shí)質(zhì)性內(nèi)容修改須征得作者同意。

2.5 稿件的電子文檔通過(guò)網(wǎng)址：http:∥jvs.sjtu.edu.cn或E-mail: jvs@sjtu.edu.cn發(fā)到編輯部。

2.6 稿件內(nèi)容不得涉及國(guó)家機(jī)密，如涉及的請(qǐng)?zhí)峁┍Ｃ茏C明材料。

3 稿件要求和注意事項(xiàng)

3.1 來(lái)稿要求論點(diǎn)明確、數(shù)據(jù)可靠、邏輯嚴(yán)密、文字簡(jiǎn)煉。來(lái)稿必須包括題名、作者姓名、單位及所在城市、郵編、中英文摘要和關(guān)鍵詞、中圖分類號(hào)[請(qǐng)查閱中國(guó)圖書分類號(hào)(第4版)]、第一和通訊作者簡(jiǎn)介(姓名、性別、學(xué)位、職稱、出生年月、聯(lián)系電話、E-mail)，英文摘要放在中圖分類號(hào)和文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼下面。請(qǐng)?jiān)诟寮醉?yè)地腳處注明論文屬何基金項(xiàng)目資助及項(xiàng)目編號(hào)。

3.2 論文摘要的內(nèi)容獨(dú)立于正文而存在，它能準(zhǔn)確、具體、完整地概括原文的創(chuàng)新之處。摘要內(nèi)容在200字～300字左右，英文摘要須與中文摘要相對(duì)應(yīng)，中英文摘要一律采用第三人稱表述，不使用“本文”、“作者”等作為主語(yǔ)。

3.3 文中圖、表應(yīng)有自明性，且隨文出現(xiàn)。插圖須符合制圖規(guī)范。圖中文字、縱橫坐標(biāo)中的標(biāo)值、標(biāo)值線(向內(nèi))必須寫清，標(biāo)目應(yīng)使用法定計(jì)量單位。圖名、表名用中英文表示。文中表格一律使用“三線表”，必要時(shí)可加輔助線，表的內(nèi)容切忌與圖和文字內(nèi)容重復(fù)。

3.4 文稿章節(jié)編號(hào)采用三級(jí)標(biāo)題頂格排序。一級(jí)標(biāo)題形如1，2，3…排序； 二級(jí)標(biāo)題形如1.1,1.2…;2.1,2.2…排序；三級(jí)標(biāo)題形如1.1.1,1.1.2…;2.1.1,2.1.2…排序；引言不排序。

3.5 參考文獻(xiàn)應(yīng)是文中直接引用的公開出版物，以6篇以上為宜，其中80%應(yīng)為期刊或會(huì)議論文，80%以上為近5年出版的文獻(xiàn)，40%以上為外文文獻(xiàn)。須按在文中出現(xiàn)的順序編號(hào)，列于文后。文獻(xiàn)作者3名以內(nèi)全部列出， 3名以上則列前3名，后加“，等”(外文加“，et al”)。外文作者采用姓前名后格式，名用縮寫，不加縮寫點(diǎn)。參考文獻(xiàn)的中文期刊須使用中、英雙語(yǔ)著錄。各類文獻(xiàn)的著錄格式如下：①專著：[序號(hào)]著者.書名[M].版本(第1版免著).出版地：出版者，出版年.②期刊：[序號(hào)]作者.題名[J].刊名，出版年，卷(期):起止頁(yè)碼.③論文集、會(huì)議錄:[序號(hào)]作者.題名[C]//論文集名.出版地：出版者，出版年.④學(xué)位論文:[序號(hào)]作者.題名[D].保存地點(diǎn)：保存單位，年份.⑤科技報(bào)告：[序號(hào)]主要責(zé)任者.題名[R].出版地：出版單位,出版年.⑥專利:[序號(hào)]專利所有者.專利題名[P].專利國(guó)別:專利號(hào)，出版日期.⑦標(biāo)準(zhǔn)：[序號(hào)]標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)名稱[S].⑧電子文獻(xiàn):[序號(hào)]主要責(zé)任者.題名[文獻(xiàn)類型標(biāo)識(shí)/載體類型標(biāo)識(shí)].電子文獻(xiàn)的出處或可獲得的地址，發(fā)表或更新日期/引用日期.其中：文獻(xiàn)類型標(biāo)識(shí)為M、C、D、R、J、S、P、DB(數(shù)據(jù)庫(kù))、CP (計(jì)算機(jī)程序)、EB (電子公告)；載體類型標(biāo)識(shí)為MT (磁帶)、DK (磁盤)、CD (光盤)、OL (聯(lián)機(jī)網(wǎng)絡(luò))。

4 網(wǎng)上檢索

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Speedmeasurementofdieselenginesbasedonvibrationsignals

ZHANG Shuai1, ZENG Ruili2

(1. Postgraduate Training Brigade，Military Transportation University，Tianjin 300161, China；2. Military Vehicle Department，Military Transportation University，Tianjin 300161, China)

It is an important method to measure the engine speed by using vibration signals. Engine vibration frequency has a great influence on the measurement accuracy when the speed changes dramatically. A new method based on Hilbert envelope and autocorrelation was proposed. Wavelet transform was used to eliminate the baseline drift firstly. Then the quasi-steady-state analysis was carried out by means of a short-time window, and the Hilbert envelope and three autocorrelations were used in time domain analysis to calculate the rotational speed of the engine in a short-time window. Finally, the continuous engine speed was obtained by the moving window method. Through a variable working condition experiment on the engine bench, the synchronous acquisition vibration signal and the rotating speed sensor signal were compared and analyzed, and the maximum error of speed measurement under the condition of rapid acceleration was less than 1.4%. It can effectively meet the requirements of real-time and accuracy of diesel engine's speed, and has great application potential in the field of non-disassembly tests and unloaded power detection.

diesel engine speed; vibration signal; baseline drift; short-time window; Hilbert transform; autocorrelation

國(guó)防預(yù)研項(xiàng)目(40407030401)

2016-11-07 修改稿收到日期：2017-01-12

張帥 男，碩士生，1992年生

曾銳利 男，博士，副教授，1976年生

TK427

A

10.13465/j.cnki.jvs.2017.22.039