Автоматизированная система диагностики дефектов в конструкциях электронных средств на основе акустических сигналов
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?я уровней вибрации в диапазоне частот и во времени, а также от нормирования допустимого уровня измеряют амплитудные, средние или средние квадратические значения. Основным преимуществом измерения, средних квадратических значений является независимость этих значений от сдвигов фаз между отдельными составляющими спектров измеряемой вибрации.
Помимо этих средств, существуют программы, позволяющие анализировать звуковой сигнал: SoundForge, WaveLab, Adobe Audition, SpectraPLUS и др. Среди математических пакетов общепризнанными лидерами являются MathCAD, MatLab, Mathematica и т.д.[13].
Так же есть возможность создать специализированную программы для автоматизированной системы с помощью языков программирования, таких как C/C++, C#, Delphi и др. С использование стандартной для Windows библиотеки DirectSound или ASIO, SDK которой предоставляет в свободном доступе по лицензионному соглашению компания Steinberg[12].
Для написания программы анализа звукового сигнала было решено использовать математический пакет MatLab [11]. Данный пакет MATLAB фирмы The MathWorks, является мировым стандартом в области научных и технических расчетов. Базовая библиотека MATLAB и пакет расширения Signal Processing содержат большое количество функций, позволяющих быстро и наглядно осуществлять и исследовать различные алгоритмы, связанные с цифровой обработки сигнала.
Для написания интерфейса для программы анализа звукового сигнала использовался пакет программ Microsoft Visual Studio 2008, объектно-ориентированный язык C#, являющийся языком разработки приложений для платформы Microsoft .NET Framework. Пакет Microsoft Visual Studio 2008 является одним из линейки продуктов компании Microsoft, включающий интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств. Данный пакет позволяет интегрировать программы написанные в MatLab и взаимодействовать с ними[14]. В данной системе можно быстро и качественно разрабатывать графические приложения, используя готовые компоненты.
Также требуется подключение встроенной библиотеки .NET: Microsoft.Office.Interop.Excel для взаимодействия с банком дефестов реализованной в электронной таблицы.
На сегодняшний день существует полноценная автоматизированная система диагностики ZETLab [9], специализирующийся на анализе различных сигналов и мониторинга систем. ZETLab представляет собой аппаратно-программный комплекс, включающий в себя различные датчики сигналов, АЦП/ЦАП и программное обеспечение. Данная система является коммерческим продуктом и не имеет возможности создавать базы данных сигналов и сравнивать входящий сигнал с ней. Поэтому на данном этапе необходимо использовать вышеуказанных компонентов для создания, методики анализа, сравнения сигналов и удобного интерфейса для пользователя.
3.ОСНОВНАЯ ГЛАВА
3.1.Основная методика анализа и сравнения звуковых сигналов
Анализ и сравнение звуковых сигналов заключается в следующем.
1. Физическое моделирование генерации звуковых сигналов дефектов с помощью корпуса акустической гитары и встроенного в него микрофона. Звуковые сигналы необходимо записать в wav-файл с помощью Adobe Audition. Для более детальной демонстрации примера работы программы, предлагается записать по 10-15 отдельных сигналов двух разных типов дефектов.
. Полученный в результате физического моделирования звуковой сигнал следует исследовать на наличие уникальных параметров и характеристик. Для этого необходим математически пакет MatLab с его функциями обработки сигнала и возможностью разложить сигнал в ряд Фурье. В ходе анализа требуется выделить несколько критериев, по которым сигнал будет распознаваться. В качестве критериев будет выступать матрица, полученной с помощью разложения в ряд Фурье. Столбцы матрицы соответствуют частотам, а строки временному промежутку.
. После получения критериев, следует оформить банк дефектов и внести в него значения параметров сигнала. Для оптимизации предлагается внести в банк дефектов только среднее значение параметров и допустимый интервал погрешности, полученных с помощью статистического метода на основе выборки[15]. Банк дефектов в данной работе реализован с помощью таблицы Excel.
. Далее следует этап диагностики звукового сигнала, который состоит в следующем:
.1.запись в wav-файла со случайным набором звуковых сигналов с физической модели;
3.2.Импортирование сигнала из wav-файла в программу автоматизированной системы диагностики.
.3.Анализ сигнала и определения значения параметров на отдельных участков сигнала необходимых для распознавания дефектов.
.4.Сравнение полученных значений параметров со значениями в банке дефектов.
.5.В случае выявления совпадения критериев сравнения более чем на 85% выдача сообщения пользователю о наличие признаков определенных дефектов в понятном для пользователя виде.
Следует отметить, что при отсутствии имитационной модели генерации звуковых сигналов, должна быть обеспечена возможность использовать внешние источники данных в виде wav-файлов.
3.2.Структурная схема автоматизированной системы
На рис. 1 представлена структурная схема автоматизированной системы. Ниже дано краткое описание функций её блоков.
Рис.1. Структурная схема системы
Как уже отмечалось ранее, при отсутствии имитационной модели генерации сигналов, предусмотрен ручной ввод данных в программу автоматизированной системе в виде заранее записанных в программе Adobe Audition wav-файлов. Это осуществляется оператором. Так же стоит учесть, что программа н