基于光纤光栅阵列和MVDR算法的声发射定位

基于光纤光栅(FBG)传感器网络构建了声发射检测系统,并提出了最小方差无失真响应(MVDR)的声发射源定位方法。构建的系统由7个FBG传感器组成传感器线阵列,采用未经平坦的放大自发辐射(ASE)光源边缘滤波实现信号解调。利用Shannon小波变换从频散复杂的声发射信号中提取窄带信号,并基于MVDR算法扫描整个监测区域获取空间谱。根据空间谱函数计算输出值,并将计算的输出值作为像素值。最后,通过提取空间谱中的最大值的坐标确定声发射源的位置。在LY12铝合金板上进行了实验验证。结果表明,该方法在400mm×400mm的区域内,声发射定位的最大误差为9.4mm,平均误差为7.2mm,耗时小于3s。该系统具有较高的实时性和定位精度,是一种声发射源定位的新方法。     

基于独立分量分析的切削声发射源信号分离

针对切削声发射(Acoustic Emission,AE)信号的多目标状态源并行分离问题和同频干扰源分离问题,引入独立分量分析(Independent Component Analysis,ICA)技术作为研究工具,用刀具破损、切屑折断和环境噪声三个AE源的线性混合模拟切削AE信号,尝试用FastICA算法分离目标状态...     

基于声发射技术的滚动轴承故障检测

利用声发射传感器、PCI-2声发射数据采集卡和AEwin软件系统建立滚动轴承故障检测试验台,进行轴承故障诊断。利用能量分析法对采集的声发射(AE)信号进行初步故障诊断,对自相关处理后的声发射信号进行FFT变换得到频域信号,并采用模糊识别法中的"择近原则",通过建立隶属函数和贴近度函数来识别轴承的故障类型。     

表面弹性波OPCM传感器的标定

标定了一种被称为正交异性压电复合材料(OPCM)的声发射(AE)传感器.利用断铅信号作为声源,SR-15型AE传感器作为标准传感器,以比较法研究了OPCM的脉冲响应.在玻璃纤维板上重点研究了OPCM的正交异性特性--陶瓷项数量的影响及响应规律的描述.实验结果表明,该传感器适于探测表面弹性波,陶瓷项数达到30,正交异性显著,能够很好地减小噪声、边界回弹波等信号对诊断信号的干扰,有助于板类结构健康监测.     

单通道AE信号盲分离的飞机构件监测方法研究

基于声发射(AE)技术的飞机结构件疲劳裂纹检测是飞机健康状态识别的一种有效方法。由于声发射信号的瞬态性、不确定性、微弱性和易受机电干扰性,使声发射检测技术很大程度上已演变成信号处理问题,目前多数研究报道的是单源声发射信号的降噪处理。然而,在实际应用中,不仅结构件出现疲劳裂纹时会产生AE信号,而且紧耦合的结构体之间也会因冲击载荷产生弹性波,以至观测信号一般是多源AE混合信号,波的传播时延的存在使得信号混合方式为卷积混合。针对目前测试方法不能正确识别AE信号,以致难以识别结构体是否存在疲劳裂纹的问题,提出一种具有信号源个数估计的单通道非负矩阵分解解卷积盲源分离算法。首先采用经验模态分解方法将单通道混合信号分解为多个本征模态函数;然后采用主成分分析法估计信号源个数,并重构观测信号;最后通过非负矩阵分解解卷积得到各个源信号。实验结果表明,单通道盲源分离算法能正确分离AE信号,为飞机关键结构件的疲劳裂纹监测提供了一种方法。     

利用模态声发射技术监测飞机主结构件的日历损伤

研究了腐蚀特别是点腐蚀过程产生声发射(AE)的源机制及AE信号特点,推导了AE信号幅度与腐蚀深度及频率的关系,并说明该关系对利用AE技术监测腐蚀损伤的意义。论述了利用模态声发射(MAE)技术识别腐蚀AE信号的理论根据,介绍了利用MAE技术对飞机主结构件日历损伤进行评估的方法。基于试验获得的航空用铝合金材料在加速腐蚀过程中的声发射信号与腐蚀损伤的关系对研究材料损伤程度与声发射强度之间的内在联系有重要意义。试验表明,腐蚀能远在被肉眼发现之前即可很方便地用AE仪器检测,利用AE技术探测早期腐蚀、研究腐蚀发展规律、监测和评估腐蚀损伤具有极其良好的应用前景。     

钻削加工中声发射的特性研究

本文介绍了钻削加工中应用声发射(AE)技术时,传感器安装位置对声发射信号的影响,随钻深增加AE信号的变化及钻头断裂前AE信号的特征,对消除外部干扰影响、提高检测可靠性、减少测量误差所采取的方法也作了简述,有助于AE用于钻削在线测量的实用化。     

基于光纤光栅和支持向量机的声发射定位系统

利用光纤光栅传感器和边缘滤波原理构建传感系统,结合小波分解与重构和支持向量机算法,对铝合金板声发射定位进行了研究。根据划分区域进行声发射实验,探索声发射源所在区域与信号特征之间的关系。在对声发射信号进行小波分解的基础上,使用近似系数和细节系数进行重构,并对重构后的各信号计算其振荡能量作为信号特征,进行声发射区域识别。以重构信号的振荡能量作为输入、声发射区域位置类别作为输出构建支持向量机多分类模型,实现了声发射区域定位识别。实验结果表明,在400mm×400mm×2mm的铝合金板上对36个测试样本进行了多次声发射区域定位识别,在180次模拟实验中实现了176次声发射区域准确定位,正确率达到97.78%,声发射区域识别精度为30mm×30mm。该研究结果为机械结构的声发射区域定位检测提供了有效方法。     

带有AE传感器的砂轮修整系统

这种带有AE(声发射)传感器的砂轮修整系统,是专门用于修整陶瓷结合剂CBN砂轮的,取名为SuperToucher(超级触摸者)。 所谓AE,就是由于固体的塑性变形或破坏,在固体内积蓄的畸变能量,在释放时产生高频声波的现象,利用这种原理开发的Super Soucher,由修整器本体、前置放大器及显示监视器三部分构成(图1)。其中,修整器本体具有驱动金钢石刚整器回转的功能,以及由AE传感器接收修整器与砂轮接触信号(AE波)的功能;前置放大器将AE传感器接收到的低电平高频AE信号放大后输入到显示监视器中,以便于进行信号处理;显示监视器对接触信号与干拢信号进行比较判断后,显示并输出判定结果。     

基于模态分析和小波变换的声发射源定位新算法研究

针对传统声发射源定位中，声发射信号到达传感器的时间受设定门槛电压影响很大，导致声发射源定位效果较差，提出了一种声发射源定位新方法。根据模态声发射理论，携带声发射源信息的声发射信号在结构中传播过程中，具有频散现象和多模态特性。因此，声发射源定位应基于同一频率下、同一模态导波到达各个传感器的时间和传播速度。通过对声发射信号进行Gabor小波变换的方法，在时频空间内确定某一频率下某一模态导波到达传感器的时间；并通过数值计算得到该频率处模态导波的群速度，从而实现声发射源的准确定位。通过薄板中声发射线源定位试验，证明了该定位算法的有效性。