改善光电跟踪测量系统机械谐振频率方法探讨

本文阐述了光电跟踪测量系统机械谐振频率对系统动态特性的影响,导致机械谐振频率低下的影响因素,在设计阶段系统机械谐振频率的估算及改善的途径。     

基于随机共振的机械传动系统机电耦合振动检测方法

为提高机械传动系统机电耦合振动检测的准确性,设计基于随机共振的机械传动系统机电耦合振动检测方法。采用随机共振理论去除信号噪声,推导整个传动系统的运动学传动比;对耦合传动效率建模,求解主共振现象;计算外界激励频率,确定主共振解的幅频参数,并忽略各物理量的高次谐波,计算机械转速并确定混沌阈值;分析系统干扰情况,以此完成机械传动系统机电耦合振动检测。实验结果表明,所提出的振动检测方法具有较高的准确性。     

基于XPE的变尺度级联随机共振系统研究

随机共振作为一种新颖的信号处理手段在各个领域得到了广泛应用,在随机共振的基础上讨论了级联随机共振的构成方式,采用模拟电路的形式对其进行实现,并基于该电路构成嵌入式变尺度级联随机共振系统.此系统硬件采用ETX技术,可以对CPU主板功能进行全新整合,软件上通过定制XPE操作和采用EWF技术,加强了系统的稳定性,同时变尺度算法和最佳级联随机共振判断程序在系统中的移植可以使之在较高频率的场合准确应用.最后给出了应用实例,验证了该系统对信号提取的准确性.     

电动机-弹性连杆机构系统参激振动的耦合研究

以三相交流电动机-弹性连杆机构系统为研究对象,基于电机转子普遍存在振动偏心这一情形,针对三相交流电机转子振动偏心时不均匀气隙的气隙磁场对系统的影响,利用有限单元法建立了系统的非线性耦合动态方程,采用多尺度法对系统的参激振动和强迫振动的耦合机理进行了研究,分析了该类系统发生参、强共振的条件。研究表明:电机转子振动偏心时不均匀气隙的气隙磁场和自激惯性力的联合作用,是导致该类系统出现参激振动和参、强共振的主要原因。     

椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统振动特性研究

为解决椭圆齿轮驱动的连铸结晶器非正弦振动系统的低频共振问题，建立了该系统的动力学模型，推导出动力学方程。结果表明，时变参数决定共振频率，激振力幅值决定共振峰值，合理设计弹簧刚度、预压力，减小铸坯摩擦力可大大减小共振峰值，提高结晶器运行平稳性。     

压电谐波电机驱动系统非线性主共振分析

为了探索压电谐波电机的机械-压电系统的非线性共振特性,设计了一种集压电驱动、谐波传动和活齿传动为一体的机电集成压电谐波电机。在非线性压电和非线性弹性效应的基础上,建立了驱动系统非线性机电耦合动力学方程。利用Linz Ted-Poincaré法推导了驱动系统非线性主共振响应方程,得出了主共振幅频响应曲线,分析了不同非线性效应对主共振响应的影响,最后通过四阶Runge-Kutta数值法验证了解析解的正确性。结果表明:在两种非线性效应中,非线性压电效应对主共振响应的影响是主要的;压电堆主共振出现在偏离固有频率较远处,且随着频率改变响应值出现跳跃现象;数值解与解析解响应曲线吻合较好。     

光雷一体化测量系统的谐振特性及组合补偿

针对光雷一体化测量系统中复杂谐振对伺服单元的不利影响,提出了采用自适应陷波器及观测器滤波反馈组合实现谐振补偿的方法。首先,结合机械结构及频响测试结果分析了系统的谐振特性,指出系统存在雷达天线谐振、雷达机体谐振和天线高阶及轴系耦合谐振等3类主要谐振模式,并求得谐振特性随俯仰角变化的规律。讨论了对这种复杂谐振的补偿方法,提出采用自适应陷波器补偿雷达天线和雷达机体谐振,并利用Kalman观测器滤波反馈抑制天线高阶及轴系耦合谐振的方法。结果表明：经过谐振组合补偿后,各类谐振均得到有效抑制,速度环闭环带宽期望值达到了115 rad/s,阶跃过程过渡时间为0.35 s,在保证闭环控制稳定性的同时满足了系统带宽要求。     

考虑压力脉动的消防水炮自适应炮头射流系统参数振动研究

消防水炮自适应炮头可根据流体压力和流量变化自动调整炮口开度,从而显著提升其射流性能。考虑自适应炮头射流系统中流体的压力脉动,结合流体体积弹性模量与刚度间的关系,建立基于时变流体刚度的射流系统参数振动动力学模型,采用多尺度法推导脉动激励频率接近射流系统固有频率和固有频率与脉动频率的组合频率时的共振响应公式,分析射流系统的主共振和组合共振响应。结果表明射流系统发生主共振响应时,激励频率占主导成分,且接近一阶固有频率时系统共振幅值最大;射流系统发生组合共振响应时,激励频率与流体刚度波动频率的组合频率对系统响应的影响与流体脉动频率有关;主共振和组合共振将恶化系统的动力学行为。本项研究可为深入探索自适应炮头射流系统的动力学特性,优化不同工况环境下的设计参数提供理论依据。     

单质体非线性系统谐波锐共振的谐振同步分析

基于单质体非线性系统的动力学模型,推导出系统在谐波锐共振(主共振频率比z=0.95～1.05)情况下,反向回转的双激振电动机在平衡奇点处的谐振同步条件。并通过数值仿真,研究在不同初始条件下,推导的谐振同步条件的正确性。理论推导过程和仿真试验结果及实际试验数据表明:在系统特性参数保持一定的情况下,单质体非线性系统谐波锐共振的谐振同步现象与系统的谐波锐共振阶次p/q、谐振同步阶次n/m有直接关系,且只有当参与激振的两电动机在符合一定的系统特性条件下的某p/q及n/m比值处,方可出现谐振同步现象,并且主振同步远比谐振同步容易实现。为进一步开发高效的非线性锐共振振动机,提供理论支持和试验依据。     

混流式水轮发电机组主轴系统次谐共振分析

以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,用有限单元法建立系统的非线性全局耦合动态方程,并在此动态方程的基础上分析系统在水流激励和自激惯性力作用下的次谐共振特性,揭示了次谐共振特性与系统的水力参数的关系.最后通过一实例进行了仿真分析得到了系统的次谐共振特性.     

Global monitoring of fluidized-bed processes by means of microwave cavity resonances

We present an electromagnetic measurement system for monitoring of the effective permittivity in closed metal vessels, which are commonly used in the process industry. The measurement system exploits the process vessel as a microwave cavity resonator and the relative change in its complex resonance frequencies is related to the complex effective permittivity inside the vessel. Also, thermal expansion of the process vessel is taken into account and we compensate for its influence on the resonance frequencies by means of a priori information derived from a set of temperature measurements. The sensitivities, that relate the process state to the measured resonance frequencies, are computed by means of a detailed finite element model. The usefulness of the proposed measurement system is successfully demonstrated for a pharmaceutical fluidized-bed process, where the water and solid contents inside the process vessel is of interest.     

自适应随机共振新方法及其在故障诊断中的应用

系统参数的选择对随机共振方法的优劣起着决定性的作用。已有的随机共振方法在选择参数过程中存在着致命的问题,例如人为主观选择参数,或者只对单一参数进行自适应优化,而忽略了参数之间的交互作用。为了解决以上问题,提出一种新的自适应随机共振方法。与已有方法相比,该方法的优势在于利用蚁群算法优良的寻优特性,能并行选择和优化随机共振系统的多个参数,考虑了参数之间的交互作用,自适应地实现与输入信号最佳匹配的随机共振系统。因此该方法解决了已有方法在参数选择中存在的问题,从而能更有效地削弱信号中的噪声并增强微弱特征,实现早期故障准确诊断。通过仿真试验和机车轴承早期故障诊断的工程应用,表明提出的方法在微弱特征检测与早期故障诊断中取得了比已有方法更好的效果。     

超声研磨声学系统振动特性与试验研究

分析了超声振动研磨声学系统研具的固有频率和振型,建立了力学模型及其位移方程,探讨了研具的共振机理,根据理论和试验得出结论当研具以自身的固有频率共振时,系统处于全谐振状态。     

超声振动钻削中局部共振现象的研究与应用

通过建立数学模型 ,分析了超声振动钻削声学系统的动力学规律 ,探讨了工具杆局部共振现象的机理 ,得出了当工具杆发生局部共振时 ,变幅杆与工具杆联接处为位移节点且整个系统处于谐振状态的结论 ,并推导了超声波发生器可调频率范围与刀具杆磨损率的关系     

氦光泵磁力仪信号的分析及检测

研究了氦光泵磁力仪中共振曲线、基频调制信号和二倍频信号的特征及关系,将二倍频信号应用到光泵磁力仪检测系统中,利用其幅值在共振区外为零、在共振点处达到峰值这一特性,解决了当外磁场变化超出共振区范围时,光泵磁力仪仅利用基频调制信号难以重新快速定位共振点的问题.系统实测信号幅值变化曲线与数学模型曲线相符合,实测共振曲线线宽约200 nT,在共振点处二倍频信号经放大其峰峰值可达12.6 V,满足实用要求,为光泵磁力仪性能的提升提供了有效方法.     

变载荷作用下轴-轴承系统动力学行为研究

以普通轴-轴承系统为研究对象,采用数值仿真方法研究了轴-轴承系统在冲击载荷、正弦载荷、旋转载荷等变载荷作用下系统动力学响应,发现变载荷作用下的普通轴-轴承系统也存在共振行为,并提出了轴-轴承系统两种共振频率的确定方法。分析结果表明：轴-轴承系统的自然频率与轴颈转速、轴承间隙和润滑油粘度有关;当外载荷作用频率与轴-轴承系统自然频率相同时,系统将产生共振;共振时轴承的最大油膜压力显著增大,而最小油膜厚度显著减小。     

Dual resonance excitation system for the contact mode of atomic force microscopy

We propose an improved system that enables simultaneous excitation and measurements of at least two resonance frequency spectra of a vibrating atomic force microscopy (AFM) cantilever. With the dual resonance excitation system it is not only possible to excite the cantilever vibrations in different frequency ranges but also to control the excitation amplitude for the individual modes. This system can be used to excite the resonance frequencies of a cantilever that is either free of the tip-sample interactions or engaged in contact with the sample surface. The atomic force acoustic microscopy and principally similar methods utilize resonance frequencies of the AFM cantilever vibrating while in contact with the sample surface to determine its local elastic modulus. As such calculation demands values of at least two resonance frequencies, two or three subsequent measurements of the contact resonance spectra are necessary. Our approach shortens the measurement time by a factor of two and limits the influence of the AFM tip wear on the values of the tip-sample contact stiffness. In addition, it allows for in situ observation of processes transpiring within the AFM tip or the sample during non-elastic interaction, such as tip fracture.     

水力式升船机液压系统管道共振分析

升船机液压系统的管路共振,严重威胁升船机工作的稳定性及安全性.现采用AMESim和Ansys软件共同对管道共振进行评估.利用AMESim软件对承船厢液压系统进行建模仿真,并验证其仿真结果的准确性,进而得出液压管道内部压力曲线及压力幅频特性曲线.再用Ansys软件对液压管道进行模态分析,得出管道的固有频率.通过比较管道内部压力幅频特性曲线和管道固有频率,得出液压管道不会发生共振,验证了承船厢液压系统管道布局设计的合理性.     

Nonlinear saturation controller for vibration supersession of a nonlinear composite beam

In this paper, a study for nonlinear saturation controller (NSC) is presented that used to suppress the vibration amplitude of a structural dynamic model simulating nonlinear composite beam at simultaneous sub-harmonic and internal resonance excitation. The absorber exploits the saturation phenomenon that is known to occur in dynamical systems with quadratic non-linearities of the feedback gain and a two-to-one internal resonance. The analytical solution for the system and the nonlinear saturation controller are obtained using method of multiple time scales perturbation up to the second order approximation. All possible resonance cases were extracted at this approximation order and studied numerically. The stability of the system at the worst resonance case (Ω = 2ω _s and ω _s = 2ω _c ) is investigated using both frequency response equations and phase-plane trajectories. The effects of different parameters on the system and the controller are studied numerically. The effect of some types of controller on the system is investigated numerically. The simulation results are achieved using Matlab and Maple programs.     

滚动轴承测振系统的研究

本文对目前我国使用的轴承振动加速度测试系统进行了理论分析和实验研究,得出下列几点结论性意见：1.从理论计算、实测传感系统的谐振频率和实测轴承振动的频谱,都说明目前所用的弹簧连接的压电晶体加速度计测试系统谐振频率在3～4kHz之间。2.从理论和实验都证明弹簧连接的压电晶体加速度计轴承振动测试系统,在触针和轴承外圈之间加油能降低系统的谐振幅值,而不能提高系统的谐振频率到10kHz以上,谐振频率仍在3～4kHz之间。3.本文对目前使用的动圈式轴承振动速度传感测试系统的谐振频率进行了实测,说明速度传感系统谐振频率在12kHz附近。众所周知,轴承振动频率一般在50Hz～10kHz之间,动圈式速度传感系统谐振频率在12kHz左右,和动圈式速度传感系统测试轴承振动,能真实地反映出轴承的振动情况;而触针式压电晶体加速度计测试系统谐振频率在3～4kHz之间系统的固有频率会影响测值的真实性,因此它不能反映同承的真实振动情况,所以对于轴承这种特殊零件的振动测量,速度传感器比加速度传感器适用。因此本文最后建议用动圈式速度传器对轴承振动进行速度测量。