二维频域光学相干层析系统研究

针对时域光学相干层析成像系统的成像速度较慢的问题,采用VC++与Matlab混合编程技术开发了二维频域光学相干层析成像系统,实现了对被测样品进行内部快速成像;搭建二维频域光学相干层析成像系统代替一维频域光学相干层析成像系统;利用计算机驱动面阵CCD相机对干涉信号进行采集得到干涉信号;采用计算机驱动NI卡对压电陶瓷(PZT)移相器进行相移控制以达到频域光学相干层析成像系统对移相的需求,利用计算机驱动线性电动移动平台实现检测样品进行横向扫描以达到对样品进行三维成像。研究结果表明,该系统集成度高,开发的软件功能齐全、界面友好、便于维护和升级;该二维系统相比一维光学相干层析成像系统而言减少了一维的扫描采集次数,大大提高了成像速度。     

基于平稳小波变换的悬臂梁微小缺陷检测方法研究

针对悬臂梁微小缺陷难以直接从模态振型进行有效识别的问题,提出了基于平稳小波变换的悬臂梁微小缺陷检测方法。通过利用有限元方法对悬臂梁进行建模和模态分析,得到了悬臂梁的模态参数。在此基础上,通过利用平稳小波变换对悬臂梁模态振型进行正交分解以得到平稳小波变换的近似系数(含模态振型的低频信号成份)和细节系数(含模态振型的高频信号成份)。最后,从平稳小波变换细节系数中提取了悬臂梁的微弱缺陷信息,实现了悬臂梁微小缺陷的有效定位和检测。从有限元模拟和平稳小波变换的结果可知,悬臂梁不同位置缺陷的前四阶细节系数都可以有效用于微小缺陷的定位。该方法具有较好的检测精度和可靠性,在结构缺陷萌生之初就可以有效识别缺陷的存在,避免结构灾难事故的发生,可推荐用于实际工程结构的检测。     

基于视觉位感条纹的转轴裂纹缺陷检测

裂纹缺陷是转轴系统中常见的故障形式,裂纹的呼吸效应会改变转轴的动态特性,使转轴的径向振动信号中出现倍频分量。提出一种基于单目视觉位感条纹振动测量原理的转轴裂纹缺陷检测新方法,可实现转轴振动信号的高效测量和裂纹缺陷的快速检测。分析了含裂纹转轴系统的动力学方程,并系统描述了单目相机成像条件下采用位感条纹图案实现转轴径向二维振动测量的原理,建立了成像位感条纹动态编码参数与转轴径向振动位移之间的数学模型。通过与传统基于两路电涡流传感器测量系统的试验对比分析,验证了本方法测量结果的精确性。分析转轴系统在不同转速下径向振动中的频率分量,当转速接近1/2临界转速时,2倍频信号非常明显,且其幅值接近转频幅值,可实现对于转轴系统中裂纹缺陷的有效检测。     

Na对于Al早期大气腐蚀的影响

采用单脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)测量了大气环境中腐蚀35 d后金属Al的谱线,结合三维形貌测量,研究了Na元素在Al表面的深度分布。结果表明,Al表面的Na元素源于大气环境,且Na参与生成腐蚀产物NaAlCO_3(OH)_2,其含量随着腐蚀深度的增加呈幂函数衰减。不同腐蚀深度时NaAlCO_3(OH)_2的含量可以转变为阴极面积的变化,结合测量得到的Al的极化曲线,利用COMSOL软件建立了氧还原和阴极面积同时影响Al的大气腐蚀仿真模型,揭示Na对腐蚀机理的影响。计算结果表明腐蚀深度为6.155μm,与LIBS实验测得的Na元素深度一致。     

陶瓷层孔隙对热障涂层TGO界面残余应力影响的有限元研究

作为一种热障涂层不可避免的结构缺陷,孔隙的存在具有随机性,其分布位置会给TGO(热生长氧化层)界面残余应力带来巨大影响。为了更好地了解孔隙率对热障涂层TGO界面残余应力的影响,考虑单个孔隙对TGO界面残余应力的影响,通过改变孔隙与TGO界面的距离、孔隙位置及孔隙的尺寸,来分析TGO界面残余应力的变化情况。结果表明:当半径为5μm的圆形孔隙与TGO/TC界面距离为35μm时,孔隙几乎对TGO界面残余应力没有影响,孔隙离界面越近,对残余应力的大小及分布影响越大;距离一定时,孔隙尺寸越小对界面残余应力的影响越小。     

车辆载荷作用下大口径埋地钢管力学性状分析

为了研究大口径埋地钢管在车辆载荷作用下的力学特性,利用ANSYS有限元软件建立车辆-道路-管道耦合系统的三维有限元模型,模拟车辆在行驶过程中埋地管道位移和应力随时间变化的规律,定性分析车速、车辆轮压和车辆载荷作用位置等因素对管道力学性状的影响,并对比讨论了车辆载以静载荷和动载荷两种不同方式加载时对管道产生的不同影响。研究表明,管道位移和应力随着车速增加而减小,随着轮压增大而增大,因此应避免车辆低速超载的情况。该研究可为车辆载荷作用下埋地管道的设计与防护提供理论参考。     

基于二维频域光学振动相干层析的悬臂梁模态频率质量称量方法

该研究提出了基于二维频域光学振动层析(2D-FOCVT)获得悬臂梁模态频率从而实现对质量的高精度检测。在带集中质量悬臂梁固有频率计算理论和方法的基础上,对不同质量(系数)下悬臂梁前三阶频率(系数)与集中质量(系数)关系做了分析,比较了前三阶频率对集中质量变化的敏感性。利用自研发的2D-FOCVT系统实验测试了悬臂梁结构在附加集中质量下的一阶频率,对悬臂梁集中质量—一阶频率关系做了拟合,由此提出了应用一阶频率对质量变化的敏感性实现质量的检测方法。实验结果表明,自搭建的2D-FOCVT能提供纳米量级的振动位移精度,同时创新性地将2D-FOCVT结合模态分析进行附加质量块的质量称量,拓展了2D-FOCVT的应用。     

基于物联网的智慧电梯大数据分析系统开发

由于目前电梯维护保养质量和发现电梯安全隐患等技术手段不足,电梯故障和事故时有发生。本文对电梯维修保养质量和安全监测技术现状进行分析,根据存在的问题提出电梯运行安全监测物联网管理和大数据分析平台的对策。开发基于物联网的智慧电梯运行安全大数据系统,实现实时监控、及时发现传递故障信息、自动报警和预警、大数据分析等功能,为电梯缩短故障修复和救援时间提供技术支持,极大地提高电梯运行的安全性和可靠性。     

基于单类支持向量机的织物瑕疵检测研究

为了实现在工业环境下的织物瑕疵在线检测,提出了一种基于单类支持向量机(OCSVM)的织物异常纹理检测方法。通过利用CCD采集织物图像,滤除图像噪声后提取了图像小区域窗口子图像特征;通过实验寻找了两组有效的特征向量,对特征值进行了归一化和主成份分析降维后导入支持向量机分类器中进行了训练,利用单类SVM对异常区域进行了定位和标记。通过对分别利用两组特征向量识别出的图像结果进行组合得到了最后的瑕疵区域。实验结果表明,该算法能够正确地对多种瑕疵进行识别,并能较大程度降低误检率和漏检率;同时,能够有效解决生产实际中瑕疵训练样本难以获取的问题,对未知的待测样本有较好的推广性,可以适应工业检测的要求。     

基于光纤光栅应变传感系统的在役港口起重机结构健康监测

港口起重机工作环境恶劣、使用频繁,且服役周期长,其金属结构随着服役时间的增长必然会出现不同程度的损伤。为了掌握在役港口起重机运行时的健康状态,研究了基于光纤光栅应变传感系统的在役港口起重机健康监测。采用具有温度补偿功能的反射式光纤光栅传感系统对港口起重机几种典型工况(变幅、旋转、吊重和卸载完整过程等)进行了实时在线监测。现场实测结果验证了该方法的可行性并突出了港口起重机结构状态检测的必要性,现场实测结果也为港口起重机的在线安全诊断和预测提供了数据支撑。