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Main Title: Wavelettransformation von Körperschallsignalen zur Quellenlokalisierung und Dispersionsbestimmung
Translated Title: Wavelet transformation of structure bourne sound signals for dispersion characterisation and source localisation
Author(s): Büssow, Richard
Advisor(s): Petersson, B.A.T.
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die Arbeit behandelt die Definition eines speziellen Wavelet, um die Biegewellen Impulsantwort zu analysieren. Dieses Wavelet eröffnet die Möglichkeit direkt die Dispersion des Impulses zu untersuchen. Das Ziel ist eine Quelle zu lokalisieren oder Materialparameter zu bestimmen. Die Arbeit behandelt zusätzlich eine Diskussion der zeit- und frequenzabhängigen Energiedichte, die mit Hilfe der Wavelettransformation gewonnen wird. Es wird ein effizienter Algorithmus zur Berechnung der kontinuierlichen Wavelettransformation mit dem Morletwavelet vorgestellt. Die Energiegrößen der Wavelettransformation werden mit dem Leistungsspektrum der Fouriertransformation verglichen. Es wird eine Definition von Leistungsspektren, die mit der Wavelettransformation gewonnen wurden, angegeben. Das Ziel dieses Abschnitts ist die Morlet Wavelettransformation effizient auszuführen. Die Anwendung der Transformation und der definierten Größen wird in Beispielen vorgeführt. Ein weiterer Teil der Arbeit ist die Herleitung einer analytischen Funktion der Impulsantwort für unendliche Balken und Platten mit einer impulsartigen Kraftanregung im Koordinatenursprung. Diese Funktionen werden zur Zeitumkehr der Impulsantwort und Auswertung der Zeit-Frequenzverteilung angewendet. Die Impulsantwort für unendlichen Balken und Platten, die der Eulerschen Biegetheorie genügen wird hergeleitet und eine Interpretation bezüglich der Energieerhaltung und der Mobilität angegeben. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wird ein neues Wavelet, das Biegewavelet, definiert, das der Analyse der Impulsantworten dienen soll. Es wird ein Überblick über die mathematischen Eigenschaften des Wavelets gegeben und ein Algorithmus zur Extrahierung der Dispersion mit Hilfe eines Genetischen Algorithmus vorgestellt. Die Anwendung des Wavelets wird in einem Beispiel vorgestellt. In einem Experiment wird die Impulsantwort eines endlichen Balkens und einer Platte gemessen und mit den theoretischen Funktionen verglichen. Die Signale vor der ersten Reflektion des Impulses zeigten eine gute Übereinstimmung mit der Theorie. Die Transformation mit dem Biegewavelet wird auf die experimentellen Signale angewendet und gezeigt, dass es möglich ist auf diesem Weg eine Quelle exakt zu lokalisieren.
The work addresses the definition of a wavelet that is adapted to analyse a flexural impulse response. The wavelet gives the opportunity to directly analyse the dispersion characteristics of a pulse. The aim is to localize a source or to measure material parameters. The work also consists of a brief discussion of the energy density over time or frequency that is obtained with the wavelet transform. An efficient algorithm is suggested to calculate the continuous transform with the Morlet wavelet. The energy values of the Wavelet transform are compared with the power spectrum of the Fourier transform. Useful definitions for power spectra obtained with the Wavelet transform are given. The focus of this part is on simple measures to evaluate the transform with the Morlet wavelet in an efficient way. The use of the transform and the defined values is shown in examples. Part of the work is the response functions for infinite beams and plates with a force excitation at the origin of the coordinate system and its application to time reversal and time frequency analysis. The response function for Euler-Bernoulli beams and plates is derived. Interpretation concerning energy conservation and mobility are given. Based on the results is the definition of a new wavelet, the bending wavelet, which is meant to analyse the flexural impulse response. An overview of the mathematical properties of the bending wavelet is presented. An algorithm to extract the dispersion characteristics with the use of genetic algorithms is outlined. The application of the wavelet is shown in an example. The impulse response of a finite beam is measured in an experiment and compared with that predicted theoretically. The experimental data before the first reflection of the pulse showed good agreement with the theory. The transform with the bending wavelet is performed with the measured impulse response. It is shown that one is able to localize a source with the use of the bending wavelet.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-19084
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/2297
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2000
Exam Date: 8-May-2008
Issue Date: 24-Oct-2008
Date Available: 24-Oct-2008
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Biegewelle
Green'sche Funktion
Impulsantwort
Morlet
Zustandsüberwachung
Bending wave
Condition Monitoring
Green
Impuls response
Morlet
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