统计资料表明,由于振动而引起的设备故障,在各种故障中占60%以上。振动与噪声检测是设备状态检测与故障诊断技术中的重要方法。本文以风力发电机组为对象,研究了基于IEC 61400-11国际标准的风力发电机组声发射特性评估及振动检测分析的相关理论问题,开发了风力发电机组振动检测与噪声评估虚拟仪器系统。研究了风力发电机振动机理、振动信号的常用分析方法;分析了风机振动检测的基本参量,振动检测分析的基本方法,包括时域、幅值域分析,振动信号的运算,频域谱分析,时频分析,零相位数字滤波去噪等;讨论了振动检测分析于风机设备故障诊断的意义;学习并深入研究了IEC 61400国际标准,介绍了声学测量的基本概念,IEC 61400-11风机噪声评估国际标准;着重分析了该标准中测量位置的计算、标准风速的计算、视在声功率的计算及音调的计算。提出了基于PDE的振动信号滤波去噪方法。介绍了PDE的基本理论;分析了热传导方程的滤波原理,从理论上探讨了PDE滤波与传统滤波器的相关性;并从传统滤波器的角度出发,分析了PDE滤波的演化时间、迭代次数、调节系数等参数设计问题;对PDE滤波在信号维数扩展进行初步分析;分析了PDE滤波的影响因素;采用多种差分格式建立了PDE滤波的迭代式;建立了计算机处理的PDE滤波离散模型,并对所提出的方法进行了实验验证;与多种滤波方法进行了对比研究。提出了基于小波脊线提取的瞬时频率估计与阶比分析音调分析方法。介绍了小波脊线的基本理论;基于小波脊线的瞬时频率和瞬时幅值分析;小波脊线的提取方法,研究了基于重分配算法和SVD的多小波脊线提取方法。介绍了确保风力发电机组声发射测试过程准确、可重复的声学测量、分析方法;得出了机舱风速与输出功率的相关性优于测风塔风速与输出功率相关性的实践结论;深入研究了适用于该过程的基于声压法的声功率级估算公式的理论基础;详细分析了分析了基于窄带谱与心理声学的的音调评估过程,及该音调评估方法存在的问题;提出了基于小波脊线提取的瞬时频率估计与阶比分析音调分析方法,并对该方法进行了比较试验。该算法更接近IEC标准的算法理念。分析了误差与不确定的区别与联系;介绍了“测量不确定度评定与表示”标准——JJF1059-1999中的标准不确定度,A类评定标准不确定度,B类评定标准不确定度,合成标准不确定度与扩展不确定度的评定;分析了风机振动来源、噪声来源和虚拟测试系统的不确度来源。依据IEC 61400-11标准和国标,对振动检测不确定度、声功率不确定度、1/3倍频程不确定度和音调不确定的评定进行了分析。介绍了虚拟仪器的基本概念和特点,国内外主要的虚拟仪器开发系统及控件化虚拟仪器等内容;开发了风机振动检测模块和噪声评估模块,包括模块的功能分析,模块的组成等。在国内外首次开发成功了基于虚拟仪器架构的、专门用于风力发电机组声发射特性IEC认证的工业级测量评估系统,并成功投入于国内风电市场的商业测试,完成了多种新型风电机组的声发射IEC认证预评估工作,以极高的性价比获得企业用户的高度评价。