陈心昭
从事机器振动噪声与动态信号测试分析的研究
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- 姓名:陈心昭
- 目前身份:
- 担任导师情况:
- 学位:
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学术头衔:
博士生导师
- 职称:-
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学科领域:
机械设计原理与方法
- 研究兴趣:从事机器振动噪声与动态信号测试分析的研究
陈心昭,现任合肥工业大学教授、校学术委员会主任;全国政协常委、安徽省政协副主席;九三学社中央常委、安徽省主委;安徽省科协副主席;中国振动工程学会副理事长、安徽省振动工程学会理事长。
1939年1月出生在上海。1960年毕业于清华大学精密仪器及机械系本科,1965年在该系研究生毕业后到合肥工业大学机械工程系工作。1978年12月晋升为讲师。1980年6月至1982年12月在德国斯图加特大学作访问学者并获工学博士(Dr.-Ing.)学位。1983年1月回合肥工业大学工作,1986年4月破格晋升为教授,1990年10月起任博士生导师。1991年6月起任合肥工业大学副校长,同年享受政府特殊津贴,1996年7月至2004年1月任合肥工业大学校长。1998年至2003年曾任全国人大常委。他多次担任国家自然科学基金委员会学科评审组召集人和国家科学技术奖励委员会评审专家。
陈心昭教授从事机器振动噪声与动态信号测试分析的研究已25年。他领导的研究集体在机器振动噪声源识别和控制、声强测量分析和声全息技术等方面取得多项国内外先进水平的研究成果。主持完成国家和部省级重点科研项目25项,其中,获部科技进步二等奖三项,省科技进步三四等奖各一项。他本人或与其指导的研究生合作,在国内外发表论文190余篇,其中,被SCI收录13篇,EI 40篇;培养博士和硕士研究生40多名。
主要研究方向:
(一)机器振动噪声源的识别与控制。是国内率先应用数字信号处理技术来进行机器振动噪声源识别的几名研究者之一。综合应用数字信号处理技术、计算机技术、振动声学理论与技术、动态测试与信号分析,比较快速准确地识别出机器振动噪声的来源,进而采取针对性的措施减振降噪。研究成果应用于真空泵、压缩机、风机、减速器、电动机等,取得良好效果。
(二)声强测量分析技术。 对于这项新技术,从理论方法、误差修正到软件研制、产品开发、标准制定,进行了长达十多年的系统研究工作。开发出基于信号分析仪、台式计算机、单片机、笔记本电脑的声强测量分析系统,并应用于工程实际。与中科院声学所一起,制定了有关的国家标准。
(三)声全息分析技术。 对于这项前沿技术,提出了速度快、精度高、稳定性好的声场变换算法,研制开发出可供实用的声全息分析系统,并用于声源重建和声场预测。
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陈心昭, BI Chuanxing, CHEN Jian, CHEN Xinzhao, YU Fei, LI Weibing
Science in China Ser. G Physics, Mechanics & Astronomy 2005 Vol. 48, No. 3 282-299,-0001,():
-1年11月30日
Study on a multi-source hybrid acoustic field is very important for nearfield acoustic holography (NAH) to be applied in the practical engineering field. In this paper, two methods based on the distributed source boundary point method (DSBPM) for holographic reconstruction and prediction of multi-source hybrid acoustic field, namely combination method with single surface measurement and combination method with multi-surface measurement, are proposed. Then, an experiment on two coherent speakers is carried out. By comparison of the reconstructed and predicted results and the actual measured results, the validity of the two methods and the superiority of the combination method with multi-surface measurement are proved. Considering the high sensitivity of the reconstructed results to measurement errors, the Tikhonov regularization method is proposed to stabilize the reconstruction procedure and restrict the influence of errors. And then, the optimal reconstructed results can be obtained and the reliability of holographic reconstruction and prediction is assured.
acoustic holography, boundary point, distributed source, acoustic radiation, regularization.,
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陈心昭, C. X. BI, X. Z. CHEN, J. CHEN
,-0001,():
-1年11月30日
Nearfield acoustic holography (NAH) is an indirect technique for identifying noise sources and visualizing acoustic field. Recently, several different methods, such as the spatial Fourier transform method, the boundary element method (BEM) and the Helmholtz equation-least squares (HELS) method, have been used to realize the NAH successfully. In the paper, a novel numerical method, the distributed source boundary point method (DSBPM), is proposed to realize the NAH. In the method, the transfer matrices from the reconstructed surface to the hologram surface are constructed indirectly by a set of particular solution sources located inside the vibrating structure, and their inverses are carried out by singular value decomposition (SVD) technique. Additionally, considering the high sensitivity of the reconstructed solution to measurement errors, the Tikhonov regularization method is implemented to stabilize the reconstruction procedure and the regularization parameter is determined by L-curve criterion. Compared with the BEM-based NAH, the variable interpolation, the numerical quadrature, and the treatments of singular integral and nonuniqueness of solution are all avoided in the proposed method. Two numerical examples and an experiment are investigated to validate the feasibility and correctness of the proposed method.
Nearfield acoustic holography, acoustic radiation, inverse problem, boundary point method, regularization.,
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陈心昭, 刘钊
振动工程学报1996年12月第9卷第4期/Journal of Vibration Engineering Dec. 1996, Vol. 9, No. 4,-0001,():
-1年11月30日
提出一种新的高效、高精度的全特解场边界元方法。该方法通过一系列特解来建立边界积分方程,从而避免了其系数矩阵的直接计算。通过对算例及模拟齿轮箱辐射声场的边界元分析,证实了本文方法的有效性。
结构声辐射, 边界元方法, 特解场法
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陈心昭, 于飞, 陈剑, 李卫兵
物理学报2005年2月第54卷第2期/ACTA PHYSICA SINICA February, 2005, Vol. 54, No. 2,-0001,():
-1年11月30日
提出空间声场分离技术,突破了近场声全息(NAH)的应用局限。它们的局限在于全息面一侧的声场必须是自由声场,即要求所有的声源必须位于另一侧。利用波数域内的波场外推理论及声压的标量叠加原理,建立起声场分离技术的双全息面实现方法,利用波数域内的Euler公式及粒子振速的矢量叠加原理,建立起该技术的单全息面实现方法。该技术的一个突出优点是在具有背景噪声的全息测量情况下,可以消除背景噪声对全息变换结果的影响。理论的推导表明该技术方法的正确性,而仿真算例和实验则显示该技术的可行性和有效性。
声全息, 波数域, 声场分离, 背景噪声
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【期刊论文】GEAR FAULT DIAGNOSIS BASEDONCONTINUOUS WAVELET TRANSFORM
陈心昭, H. Zheng, Z. Li, X. Chen
,-0001,():
-1年11月30日
A new approach of gear fault diagnosis based on continuous wavelet transform is presented. Continuous wavelet transform can provide a finer scale resolution than orthogonal wavelet transform. It is more suitable for extracting mechanical fault information. In this paper, the concept of time-averaged wavelet spectrum (TAWS) based on Morlet continuous wavelet transform is proposed. Two fault diagnosis methods named spectrum comparison method (SCM) and feature energy method (FEM) based on TAWS are established. The results of the application to gearbox gear fault diagnosis show that TAWS can effectively extract gear fault information. The feature energy of the TAWS features the gear fault advancement very well and is conically proportional to the gear fault advancement.
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陈心昭, 李卫兵, 陈剑, 于飞, 毕传兴
物理学报2005年3月第54卷第3期/ACTA PHYSICA SINICA March, 2005, Vol. 54, No. 3,-0001,():
-1年11月30日
测量孔径尺寸的有限性,在基于空间傅里叶变换的平面近场声全息中会带来窗效应和卷绕误差为了克服窗效应和卷绕误差,引入了统计最优平面近场声全息技术。运用声场叠加原理,证明了统计最优平面近场声全息的理论公式,通过在空间波数域限定kx,ky的取值范围,并离散其确定的空间波数面的途径,提出了一种确定波数矢量的方法。为了克服常规统计最优平面近场声全息技术的应用局限性——全息面一侧的声场必须为自由声场,提出了适用于统计最优平面近场声全息的、基于双全息面测量的空间声场分离技术,通过实验和数值仿真对理论推导的正确性进行了验证。
统计最优, 平面近场声全息, 波数矢量, 声场分离
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陈心昭, 甘长胜, 陈剑
声学学报2000年1月第25卷第1期/ACTA ACUSTICA Jan., 2000, Vol. 25, No. 1,-0001,():
-1年11月30日
建立了扫描声强法确定噪声源声功率的教学模型,在假定扫描速度恒定,稳态噪声源的前提下,对实际常用的测量面(矩形,园片,半球面)上的简单扫描路径进行了分析,结果表明,扫描法测量声功率的精度在很大程度上取决于扫描路径的确定,沿一些简单的路线能够获得精确的声功率结果。
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【期刊论文】THE BOUNDARY POINT METHOD FOR THE CALCULATION OF EXTERIOR ACOUSTIC RADIATION PROBLEM
陈心昭, S. Y. ZHANG, X. Z. CHEN
Journal of Sound and Vibration (1999) 228 (4), 761-772,-0001,():
-1年11月30日
A new numerical method, the boundary point method, used for calculating the acoustic radiation problem caused by a vibrating body is presented. The gist of the new numerical method is to replace the coeffcient matrices [A] and [B] in the system equation with the particular solution matrices which are formed of the particular solutions generated by fabricated sources. In the boundary point method, it is unnecessary to consider the interpolating operation and the singular integral which is indispensable for the BEM also does not exist. By avoiding the direct computation for the coeffcient matrices, the boundary point method can improve the calculation speed substantially while maintaining the calculation precision. Another advantage of the method is that it can be used for calculating the acoustic parameters (such as the sound pressure, etc.) at any desired point in the sound field without calculation of the acoustic parameters on the surface. Finally, the boundary point method can overcome the non-uniqueness problem at the characteristic wave numbers effectively. The boundary point method put forward by the authors is applied to the calculation of the exterior acoustic radiation problem caused by a vibrating body. A detailed description of this method is presented. A test for the boundary point method is carried out on the aspects of its calculation precision and speed, adaptation to the geometric shape of vibrating body as well as effectiveness to overcome the non-uniqueness problem through various examples with different shapes and different boundary value distributions. An experiment on the exterior acoustic radiation of a vibrating rectangular box is performed in a semi-anechoic chamber.
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陈心昭, 王秀峰, 刘钊
机械工程学报2001年11月第37卷第11期/CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Nov. 2001, Vol. 37, No. 11,-0001,():
-1年11月30日
将组合边界点法应用于声辐射问题的分析计算,通过对模拟车床主轴箱辐射声场的组台边界点法分析、试验测试结果以及与分布源边界点法分析结果的对比,证实了组合边界点法是一种准确、快速的结构振动声辐射问题计算方法。
边界点法, 声辐射问题, 边界积分方程
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陈心昭, 郑海波, 李志远
机械工程学报2002年3月第38卷第3期/CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Mar. 2002, Vol. 38, No. 3,-0001,():
-1年11月30日
根据连续小波变换具有较二进离散小波变换和小波包变换更精细的尺度分辨率的特点,提出了基于Morlet连续小波变换的时间平均小波谱的概念,同时建立了两种基于时间平均小波谱的故障诊断方法:谱形比较法和特征能量法。将这两种方法应用在变速箱齿轮故障诊断中,结果表明,时间平均小波谱可以有效提取齿轮故障特征信息:谱形比较法和特征能量法能够准确诊断齿轮故障程度,且特征能量与齿轮故障程度成二次曲线关系。为齿轮故障诊断提供了一种新途径,对于其他复杂机械设备的故障诊断同样具有参考价值。
连续小波变换, 时间平均小皱谱, 故障诊断, 变速箱齿轮, 故障程度
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