一种用于超声检漏探头激励的任意波形发生器

超声检漏作为一种新型检漏方法,越来越多地应用于工业现场.为满足超声检漏中超声探头激励的需要,介绍了一种任意波形发生器的设计,利用直接数字式频率合成(DDS)技术,以FPGA作为主要器件,并辅以必要的放大、滤波电路,实现任意波形的产生.通过串行接口,用单片机来设定频率和幅度的大小以及波形的选择;FPGA用来改变DDS频率控制字,并由FPGA来实现波形表生成和频率控制;将FPGA产生的波形数据送入到AD7524进行D/A转换,通过低通滤波器和集电极开路电路来提高输出波形质量并增强其带负载能力.最后给出了本设计产生的正弦信号与函数发生器产生的正弦信号的频谱分析比较.     

巴克码激励的超声气体流量测量研究

提出了一种用“编码激励+相关测时”的超声气体流量测量方法。理论分析和数值仿真均表明,相同信噪比条件下,与传统的门限电平法及猝发脉冲激励相关法相比,巴克编码激励相关法的时延估计量方差具有更低的克拉美罗下界。采用标准表法标定实验,在200~1 200 m3/h范围内对比研究了巴克序列二进制相位调制激励相关和猝发脉冲激励相关的超声流量测量性能,前者测得流速的标准偏差和测量误差明显优于后者。     

基于Lamb波结构损伤诊断的量化评估实验研究

基于Lamb波结构损伤诊断技术开展相对量化评估层面的实验研究.基于环形单发射—多接收(STMR)阵列,通过数值计算验证了基于导波结构损伤诊断技术在定位识别技术层面的准确有效;针对诊断因子(DF)作为结构损伤相对量化评估有效参数的可行性进行分析,并通过模拟预置3种不同程度大小的损伤进行实验验证.实验结果表明:通过比较不同工况下判定损伤处对应诊断因子的数值大小,即可对结构损伤的相对严重程度进行量化对比分析,具有较好的工程应用前景.     

超声流量测量相关测时信号处理

传播时间法超声流量测量中使用相关时延估计,需考虑包络提取位置和相关峰值模糊性问题.在标准表法空气流量实验装置上,进行了相关前/后包络解调和相关峰值检测概率分布的实验.结果表明,先相关后取包络,可充分利用载波的精细化结构和较完整的信号信息,流速的平均读数误差约为先取包络后相关方法的1/2,标准偏差约为其1/3.峰值模糊性...     

相关分析法系统辨识平台设计

用伪随机二进制序列进行相关分析是辨识系统脉冲响应函数的有效方法。给出一种用伪随机m序列作为输入信号,用LabVIEW实现信号采集的辨识系统平台,其中m序列基于FPGA生成,改变少数参数就可以对序列长度、周期等进行了调整。最后,给出了两个辨识实例。     

考虑应力松弛效应的球头-锥面密封性能分析

建立了考虑应力松弛效应的球头-锥面密封有限元模型,并采用这一模型获得螺母残余预紧应力及球头-锥面间接触应力随蠕变时间的变化规律. 在此基础上,依据Roth提出的泄漏模型推导出考虑应力松弛效应下球头-锥面密封泄漏率的计算公式,并采用这一公式获得不同工况参数下考虑应力-松弛效应的球头-锥面密封泄漏率随蠕变时间的变化规律. 本文在球头-锥面密封性能分析中实现了应力松弛效应影响的嵌入,这一研究不仅有助于球头-锥面密封性能分析技术在其工程分析设计中的实用化,也在一定程度上对球头-锥面密封性能研究理论体系和方法有所完善.     

基于声发射的真空泄漏在线检测技术研究

真空泄漏是气体动力系统运行过程中的常见故障,传统的氦质谱检漏无法实现对真空泄漏的在线检测。本文利用声发射技术阐述了基于声发射信号的真空泄漏在线检测原理,通过真空泄漏声发射检测模拟试验,并利用参数特征分析法和平均频谱分析法对不同泄漏孔径下产生的声发射信号的特征进行了研究,得到了相应的小波包归一化频带能量分布特征。研究结果表明,真空泵运行的平均时域信号频带在20kHz以下,气体泄漏激发出大量的高频声发射信号,泄漏信号参数特征值与泄漏孔径的大小密切相关,泄漏信号的归一化能量分布一致性较好。声发射技术对于真空泄漏的在线检测及泄漏量评价等有实际意义。     

编码激励带宽对超声气体流量测量性能的影响

对比研究了四种不同带宽线性调频信号激励下,超声流量测量系统的性能。超声换能器为Senscomp中心频率125kHz,带宽10kHz的收发型压电换能器。信号产生、数据采集和时序控制由FPGA设计的专用电路实现。对接收信号进行脉冲压缩处理后,测得流速与横河1.0精度等级的涡街流量计比对,计算标准偏差和读数误差。结果表明,在B=20kHz的线性调频信号激励下,流速测量的误差和标准偏差最小;B=10kHz时,带宽与换能器带宽匹配,系统流速测量性能次之;B=5kHz时和B=50kHz时,流速测量性能最差。     

复合材料层板OFDR分布式光纤冲击判位方法研究

基于复合材料的航空航天器结构在服役过程中受到外界物体冲击易造成损伤,常规光纤Bragg光栅冲击监测模式需要借助大量试验建立冲击响应样本库,不仅工作量大,还会影响被测结构力学性能,甚至造成预先损伤。为此,提出了一种基于应变幅值非线性加权原理的复合材料层板结构分布式光纤冲击位置辨识方法,通过提取结构应变响应幅值作为特征量,结合无需先验样本的非线性加权原理实现冲击载荷位置辨识。借助有限元数值仿真,模拟得到冲击载荷作用下复合材料层板结构应变响应与分布特征,并根据仿真结果对该辨识方法加以验证。构建了基于高空间分辨率分布式光纤传感器的冲击监测系统,平均定位误差约为8.44 mm。研究表明,所提方法具有便于集成、通用性强以及无需构建样本库等特点,能够为航空航天器结构健康监测、寿命评估和快速维护提供技术支撑。     

垂向动磁式压电振动能量收集器建模及实验研究

该研究展示了一种垂向动磁式压电振动能量收集器,利用垂向磁铁的非线性力改善了单一悬臂梁的收集性能;为了对该结构进行设计分析与参数优化,建立了集总参数理论模型,利用仿真对多种模式进行了研究。聚焦于低频排斥模式,利用实验开展进一步研究;使用铝合金与压电纤维材料MFC搭建了实验平台,并验证了系统的能量收集性能。实验结果表明,该结构能够有效优化能量收集性能,且在误差允许范围内,数值仿真可有效预测结构性质;基于仿真及实验,对结构中的磁铁间距及磁感应强度参数进行研究并进行了最优化,在最优化参数下带宽可提高40.6%,峰值功率可提高42.7%。