风力机叶片裂纹特征的小波尺度谱识别

为了在强大噪声干扰下提取风力机叶片的早期裂纹特征,识别不同种类的裂纹,通过搭建声发射设备检测风力机叶片复合材料块实验平台,采集扩展裂纹与萌生裂纹的声发射信号,并借助小波尺度谱优越的时频分析性能来有效提取裂纹信号的特征,以区别扩展裂纹和萌生裂纹.实验结果表明,小波尺度谱能有效提取非线性、非平稳信号中的故障特征,优于小波分析方法.通过实验研究,得到了识别扩展裂纹和萌生裂纹的判据,建立了基于声发射和小波尺度谱的风力机叶片裂纹识别新方法.     

基于小波变换的金属材料声发射特性研究

以Q235-B碳钢和0Cr18Ni9不锈钢为研究对象,分别对其在塑性变形和裂纹扩展时产生的声发射信号进行检测,运用小波变换分析检测信号来研究材料的声发射特性。结果表明,碳钢产生声发射信号经db5小波6级分解后,d5级信号占的能量比例最大,其峰值对应频率基本在166-176kHz内,裂纹扩展时这一级信号所占能量比例较塑性变形时高;不锈钢产生声发射信号经同样变换后,d6级信号占的能量比例最大,其峰值对应频率基本在88-112kHz内,裂纹扩展时这一级信号所占能量比例较塑性变形时高。     

Investigating fatigue behavior of gear components with the acoustic emission technique

A novel method is presented to evaluate the complicated fatigue behavior of gears made of 20Cr2Ni4A. Fatigue tests are conducted in a high-frequency push-pull fatigue tester, and acoustic emission (AE) technique is used to acquire metal fatigue signals. After analyzing large number of AE frequency spectrum, we find that: the crack extension can be expressed as the energy of specific frequency band, which is abbreviated as F-energy. To further validate the fatigue behavior, some correlation analysis is applied between F-energy and some AE parameters. Experimental results show that there is significant correlation among the F-energy, root mean square (RMS), relative energy, and hits. The findings can be used to validate the effectiveness of the F-energy in predicting fatigue crack propagation and remaining life for parts in-service. F-energy, as a new AE parameter, is first put forward in the area of fatigue crack growth.     

复杂背景噪声下风机叶片裂纹故障声学特征提取方法

针对大型风机叶片裂纹故障声学诊断问题,提出一种非接触式的叶片状态远程在线声学监测系统,给出了叶片裂纹故障的声学特征自适应提取方法.首先设计了面向复杂环境噪声的原始声信号预处理算法,然后采用1/6倍频程粗略刻画叶片声信号的频谱总体变化趋势,提取无量纲的倍频程能量比构造支持向量机分类器的输入特征向量,最后引入主成分分析法自适应的优化高维特征空间.风场实测数据验证了该算法的有效性.     

声发射技术在拱桥吊杆损伤监测中的应用

目的为了克服常规无损检测方法不能动态监测吊杆损伤程度和类型，提出利用声发射技术监测吊杆损伤的活性.方法使用上升时间和持续时间关系图确定有效信号，设置浮动门槛值和增设警卫传感器去掉环境噪声；运用声发射参数法分析吊杆内水泥砂浆和钢绞线的损伤程度，并且还使用波形分析技术判断吊杆的损伤类型；在此基础上，对四川峨边大渡河拱桥的所有吊杆进行了全面的声发射在线监测.结果结果表明声发射信号幅值、能量、计数随时间实时变化图能直观显示吊杆的损伤程度关系；波形和频率范围上的差异能有效判断各种损伤类型，其监测结果与实际情况非常吻合.结论采用合理的降噪手段和识别方法，能够从强噪声环境中提取有效声发射信号，声发射特征参数相关图和波形分析技术能够动态监测拱桥吊杆的损伤程度和类型.     

基于经验模态分解和小波变换声发射信号去噪

为了解决声发射信号去噪问题,在分析经验模态分解去噪和小波阈值去噪优缺点的基础上,提出将二者相结合的去噪方法,包括IMF-Wavelet方法,EMD-Wavelet方法和Wavelet—EMD方法．利用标准信号及断铅模拟声发射信号对所研究方法进行了去噪性能分析．结果表明：对于标准信号,Wavelet—EMD方法无论在高信...     

损伤声发射信号小波包神经网络特征识别方法

在材料损伤的检测和评价时,为了在大量接收信号中识别有效声发射信号,提出了一种基于小波包特征提取的损伤声信号神经网络识别方法,首先利用小波包全局分解的优势,准确提取非平稳信号的特征信息,建立相应特征向量,对有效声发射信号和干扰噪声信号进行表征;然后根据特征向量和识别输出要求,建立了3层结构的反向传播神经网络对信号进行分析和识别,滤除噪声信号,保留有效声发射信号;最后,在玻璃钢复合材料的声发射实验中,采集了400组信号对该方法进行验证,准确性达到97.5%,能够满足工程需要.     

单轴压缩下含层理加锚岩石声发射特征研究

为了研究不同层理倾角加锚岩石变形破坏过程中的声发射特征,加工制备了0°和90°两种层理的加锚试样,利用RMT-150C岩石力学试验机和AEwin-USB型声发射信号采集系统,进行了含层理加锚岩石声发射特征试验。研究表明:单轴压缩条件下,90°层理试样声发射累积振铃计数大于0°层理试样,具有明显的层理效应;加锚试样相比无锚试样,在压密阶段就有较强声发射信号产生,而且随着载荷的增加声发射信号越来越强,加锚试样的累计振铃计数大于无锚试样;声发射信号特征可以反映岩石内部裂隙扩展变化,对于揭示层理加锚围岩破坏失稳机制具有一定的参考价值。     

钢轨胶结剪切强度的声发射监测

研究了胶结剪切强度的声发射特性，发现用声发射可以观察断裂的详细过程：从加载开始就出现声发射，说明较弱的连结点已开始断裂；极大的声发射振铃增长，表明胶结产生了破坏；断裂的声发射信号幅值大；从声发射图上所得的最大载荷低于从Ｘ－Ｙ函数记录仪所得的；声发射可以用于评价胶结质量     

预应力钢筋混凝土梁损伤过程的声发射信号频带能量特征分析

为了研究预应力钢筋混凝土梁在三点弯曲破坏试验过程中的声发射信号频谱及能量变化特征与梁结构损伤之间的关系,在研究声发射能量与时间的相关图基础上,提取了不同阶段破坏过程中的信号波形。通过FFT变换和小波包变换对信号分析处理,发现不同损伤破坏阶段的信号频率分布、频带能量变化规律,即试件损伤破坏过程声发射信号频率范围主要在0~325 k Hz,随着损伤的加剧,频率范围会逐渐缩小,幅值和频谱密度会变大;损伤破坏过程中能量主要分布在低频0~125 k Hz高频段能量逐渐衰减,低频0~62.5 k Hz段能量有上升趋势。这些规律对实际工程结构的在线健康监测和损伤评估有指导意义。     

基于希尔伯特-黄变换测量搅拌釜临界分散转速

基于希尔伯特-黄变换（HHT）分析搅拌釜壁产生的声发射（AE）信号,获得了代表气液体系运动的特征频段(10～80 kHz),将其对AE信号进行重构.以重构信号能量为特征参数,根据其随搅拌转速的规律性变化,提出搅拌釜临界分散转速的测量判据,即重构信号能量由平稳突然增大时所对应的搅拌转速为临界分散转速.与目测法相比,该方法平均相对偏差小于2.86%,具有较高的精度.研究发现,外循环破坏了搅拌釜内的径向流动,不利于气液分散,导致临界分散转速变大.根据不同外循环条件下的实验结果,建立外循环搅拌釜临界分散转速的预测关联式,平均相对偏差小于0.65%.该研究结果表明,声发射结合HHT的方法可以准确实现临界分散转速的测量.     

局域波神经网络海洋平台AE信号识别研究

为了研究海洋平台结构声发射信号的特征,将近期发展的局域波法和神经网络相结合应用于提取识别中.首先,将海洋平台结构声发射信号进行局域波分解,得到自适应的基本模式分量,然后从各基本模式分量中提取能量特征参数作为神经网络的输入参数来识别海洋平台结构的声发射信号.通过对海洋平台结构模型声发射信号的实验数据分析表明,以局域波法提取各频带能量作为特征参数的神经网络方法可以准确、有效地识别海洋平台结构声发射信号,从而为海洋平台结构声发射信号特征提取识别提供了一种新的方法.     

基于声发射技术的高韧性水泥基复合材料开裂损伤特性

研究了同等抗压强度等级的普通混凝土和高韧性水泥基复合材料的抗弯拉力学性能,采用声发射(AE)技术对比检测和分析了二者在三分点弯曲荷载作用下的开裂损伤规律。力学测试结果表明,高韧性水泥基复合材料具有较高的抗弯拉强度和应变硬化能力。AE检测结果表明,随着普通混凝土强度的增大,AE信号幅度增大,但其AE事件总数增长规律和幅值分布规律与强度无明显关系;高韧性水泥基复合材料AE信号的幅值和分布密度均比同等抗压强度等级的普通混凝土小;普通混凝土试件的断裂过程区主要集中在断裂面附近,而高韧性水泥基复合材料基本已覆盖了整个纯弯段,在细密裂缝的扩展过程中高强纤维对裂尖能量进行了有效的吸收和传递。     

Characteristics of acoustic emission signals in damp cracking coal rocks

A uniaxial load experiment on coal rocks at different stress rates was carried out, based on the characteristics of acoustic emission (AE) signals in cracking coal rocks, decomposition, de-noising and reconstruction for the AE signals through wavelet packet transform for solving the current problems created by the presence of noise in AE signals and the existing problems in AE signal processing. The results show that the various characteristics of AE signals in coal rocks cracking under different situations can be clearly reflected, after the AE signals are de-noised by the wavelet packet. Compared to dry coal rocks, the number of AE occurrences in damp coal rocks was significantly reduced, as well as the average amplitude. The number of AE occurrences in damp and dry coal rocks clearly increased with increases in the loading rate, but the largest amplitude of the AE signals in damp coal rocks has been reduced. There is no clear evidence of change in dry coal rocks.     

单轴压缩荷载下含黏结面花岗岩能量演化研究

为探究能量演化在含黏结面不完整岩石受载过程中的规律,选取带有矿物质黏结斜面的花岗岩进行单轴循环加卸载压缩试验,同时在试验过程中进行声发射检测.得到以下结论:"有效能比"(累积弹性能/输入岩石的总能)可以作为岩石储能水平的表征,也可间接反映岩石内部结构随应力状态的改变;从整个加载过程来看,黏结面部位破坏的声发射释能短促、强烈,峰值强度时声发射持续时间较长,但声发射释能率相比黏结面破坏时较低;应力水平较低时,卸载过程中一般不会有声发射现象或声发射现象基本可以忽略,但当应力水平达到一定值时,即花岗岩积聚的弹性能超过了黏结面部位破坏的耗散能时,花岗岩在卸载时会发生短促、强烈的脆性破坏;由于声发射能量属于耗散能的一部分,定义"声发射检测效率"(声发射累积能量/累积耗散能),对于本次试验对象而言,"声发射检测效率"在压密阶段降低,弹性阶段升高,黏结面局部破坏时达到峰值,之后直至峰值强度该值呈现持续降低趋势;从能量角度分析,卸载破裂所对应的应力水平低于加载强度,但不应低于与峰值强度时耗散能大小相等的弹性能所对应的应力水平.     

岩石声发射测量地应力信号处理技术研究

针对目前岩石声发射信号处理存在的问题,在对岩石声发射技术和信号处理技术归纳的基础上,对比了目前各种信号处理的方法,指出了小波分析理论满足岩石声发射信号处理的要求;接着,利用频谱分析等找出岩石声发射信号的频率范围;进而,通过分析研究得到合适的小波基、阂值形式;最后,对信号进行分解、去噪、重构和压缩．经理论分析和实例结果说明,借助Matlab软件,应用小波分析和小波包分析理论,可有效进行岩石声发射信号分析和处理．     

天然气管道阀门内漏声发射信号特征研究

通过理论分析的方法建立阀门内漏过程中气体体积泄漏率与声发射信号特征参数均方根(AERES)函数关系,利用研制的实验平台进行了阀门气体内漏检测实验,利用小波包变换方法分别对球阀和截止阀内漏过程产生的声发射信号进行频谱特性分析研究,实验结果表明,经过3层小波包分解后的信号能量主要集中在12.5～75kHz。且声发射信号特征参数均方根(AERES)能有效反映气体体积泄漏率,因此可以利用声发射技术检测阀门是否内漏并估算其泄漏率。     

不同类型风力发电机噪声的对比试验研究

不同类型风力发动机在正常运转时,产生噪声是不同的。在本论文中利用现代声学测试手段对200W浓缩风能型风力发电机和普通型风力发电机运转时产生的噪声进行实地测试,经对比分析可知浓缩风能型风力发电机的噪声低于普通型风力发电机;叶轮是风力发电机噪声来源的主要部件;两类风力发电机的噪声都随着风速的增加而非线性增加。     

混凝土结构声发射检测参数设置研究

为系统解决混凝土声发射检测参数设置依靠经验选取的问题,通过模拟加载和断芯试验确定了适合试验检测环境的门槛值;通过断芯试验确定了适合被检测混凝土材料的检测时间参数值(PDT,HDT,HLT),并测定了信号在被检测材料中传播的波速和衰减。试验确定声发射检测参数的方法在混凝土结构声发射检测中具有普遍适用性。     

声发射用于旋转机械故障诊断的实验研究

在旋转机械实验台上利用声发射传感器检测声发射信号,通过检测到的声发射信号对旋转机械的运行状态做出监测与判断,并进行故障诊断.介绍了以滚动轴承的人为缺陷为对象进行的基础试验,测评结果表明了用声发射方法进行旋转机械故障状态监测和诊断的可行性.