基于超声波衰减效应的悬移质粒径分布反演

粒径分布是两相流的一项重要参数,为了实现其准确快速的测量,本文提出了一种超声波衰减效应与人工蜂群反演算法相结合的粒径分布测量方法。设计了基于聚焦式超声波传感器的悬移质参数测量系统,用于获得超声衰减信号并得到有效的实验衰减系数。根据理论声衰减模型求得理论衰减系数,构造理论衰减系数与实验衰减系数的误差函数作为目标函数。引入人工蜂群算法,优化目标函数,通过反演获得最优粒径分布。实验分别对三种不同分布的悬移质样本进行测量并采用筛分法作为对照实验,进行误差因素分析。结果表明,在实验范围内,该方法有较高的可行性与准确性,可为自由水体中悬移质粒径分布的测量提供一条新的思路。     

超声非接触式水煤浆粒度表征的研究

为研究在线监测水煤浆粒度分布,进行了基于超声衰减谱法的理论与实验研究.将ECAH模型叠加复散射效应描述超声波在高浓度浆料中的传播,得出声衰减计算方法,结合最优正则化算法进行粒度分布的反演计算.实验研究中使用一对中心频率为5MHz的宽频超声换能器进行了接触式和非接触式测量,发展了一种用于非接触式测量的超声信号处理方法:基于超声衰减系数的指数拟合谱.由该方法得到的非接触式测量结果与接触式测量结果基本吻合,将测量结果与光学显微镜测量结果进行比较,证实了非接触式超声衰减谱法粒度表征技术的可行性.     

电力电缆故障冲闪测试放电回路建模

对电力电缆故障冲击高压闪络测试(简称冲闪测试)系统的放电响应进行了研究.在只考虑暂态低频分量信号的条件下,利用电缆的均匀传输线T型等效网络,建立了冲闪测试放电回路的集中参数电路模型.根据电缆的结构和材料参数.以及电缆集中参数与其分布参数之间的关系,推导了模型的电流、电压响应近似表达式.以及电流响应的衰减系数和振荡频率表...     

基于导波的大电机定子绝缘损伤检测实验研究

为了获得大型发电机定子绝缘损伤特性,准确评估定子绝缘老化状态,利用超声导波(Lamb波)进行了大电机定子绝缘损伤检测的实验研究。首先利用绝缘材料拉伸性能等实验,得到定子绝缘结构特性参数。然后通过选择压电换能器导波激励信号,求解Rayleigh-Lamb频率方程,获取Lamb波的频散特性曲线和Lamb波在定子绝缘结构中的传播特性;在此基础上,选择导波传播模式和确定导波激励频率。最后通过构建大电机定子绝缘损伤检测系统,进行了定子绝缘损伤检测实验测试,实验结果表明:选择5波头加Hanning窗正弦脉冲作为Lamb波激励信号,频率在15 kHz时,导波传播模式较为单一;导波对表面裂纹损伤比较敏感,Lamb波散射信号在损伤前、后有明显的差异。和无损信号相比,Lamb波S0模式和A0模式波包的幅值都有不同程度的减小,并且波包峰值点的相位均发生延迟,能够有效用于识别定子绝缘的表面裂纹损伤。     

考虑超载影响的混凝土简支梁结构动态评估

本文基于模型试验，探讨快速动测评定钢筋混凝土梁承载力和结构损伤的方法，通过模态分析得出结构的动力特性参数，根据动力参数与结构破损状态的关系，研究有限次超载对钢筋混凝土受弯构件承载力性能的影响，分析了频率和阻尼比以及动、静刚度随损伤状态不同的变化规律。通过对钢筋混凝土简支梁进行反复超载试验，测出构件从完整到破损，以及不同超载幅值和次数对应损伤状态下的频率和阻尼比等模态参数，考查了其与构件承载力的关系。根据试验结果得到频率和荷载等级关系的回归公式，为采用动态法评估既有桥梁提供了理论依据。     

基于LabVIEW超声马达谐振频率的实验研究

该文对超声马达谐振频率的时效性及不同预压力、电压激励下谐振频率特性的理论分析，采用基于LabVIEW开发平台的阻抗测试系统，自动测量超声马达阻抗特性、谐振频率及其相位，得出超声马达的谐振频率一般会随着预压力的增大而变高，谐振频率和品质因数随着激励的增加而减小，随测试时间而略有变化，并在RTWUM60样机上得到了实验验证，其输出曲线和数据对于超声马达谐振频率的获取、等效电路的导出、马达参数的识别及相应的控制策略均有重要指导意义。     

冲击波形发生电路设计方法的改进

冲击波形发生器广泛应用于电力电子设备的电磁兼容检测.其发生电路的设计一般先确定电路结构,再利用拉普拉斯变换推导出电路元器件与波形的关系.如变换电路结构时,则需重新推导相应的关系,增加了工作量.本文举出一种新的设计方法,提出一个通用曲线,且用最小二乘法对该曲线进行拟合,利用其确定波形的衰减系数和频率,再根据不同电路结构的不同参数关系得到元器件数值.这由通用到特殊的方式,提高了工作效率,使设计方法更系统.本文除介绍方法外,还给出了大部分发生电路的拉普拉斯变换公式,并在文中进行了设计举例.通过实例检验,该方法的设计结果完全满足IEC标准.     

磁致伸缩位移传感器波导丝扭转超声波衰减特性研究

为研制大位移磁致伸缩位移传感器,对扭转超声波在波导丝中的衰减特性进行研究。由于波导丝材料的均一性受拉伸等加工环节的影响,材料的内部变化对检测信号的影响大于超声波在短距离传播的衰减变化。提出的检测方案将永磁体固定在波导丝正中间,去掉两端的阻尼,使得向两端传播的超声波受到同样的反射,通过检测两个回波的幅值来测量超声波衰减系数,可以滤除材料不均匀性产生的影响。搭建了磁致伸缩位移传感器实验平台,基于所提实验方法,测得频率为65 k Hz的扭转超声波在线径为0.5 mm且不受拉力作用下的Fe-Ga和Fe-Ni波导丝的衰减系数分别为1.34 d B/m和1.57 d B/m。实验还对比了不同线径Fe-Ga波导丝、不同扭转超声波频率和波导丝在不同拉力作用下的衰减系数变化,结果表明:衰减系数随波导丝线径的增大而增大;衰减系数与扭转超声波的频率呈正相关;衰减系数随波导丝两端拉力的增大先减小后趋于稳定。     

基于多频超声波技术和改进灰狼优化算法的变压器油检测系统研究

变压器油是变压器重要的绝缘介质,为实现对变压器油理化性能快速准确的检测,提出了基于多频超声波技术(MFU)和改进灰狼算法(IGWO)优化小波神经网络(WNN)的变压器油理化性能检测方法。首先,让不同频率的超声波通过变压器油,获取超声波在不同频率下的传播速度、衰减系数等特性参数;然后对灰狼算法的收敛因子进行改进,并利用改进后的灰狼算法优化小波神经网络,得到全局寻优能力强、收敛速度快和预测精度高的IGWO-WNN算法。最后,利用IGWO-WNN算法训练样本,获得变压器油理化性能参数的检测模型,通过现场测试验证了方法的可行性。     

火力发电厂锅炉水冷壁管氢损伤超声检测工艺的研究及应用

介绍了火力发电厂水冷壁管氢损伤的机理,以及水冷壁管氢损伤超声检测系统各组成部分的选择原则.背散射法使用的探头频率和灵敏度较高,可判断氢损伤的严重程度及测量出氢损伤的厚度;超声波频率一般选择10～15 MHz,选择d6～10 mm的探头晶片;选择频率可达到20 MHz的探伤仪.通过现场实例证实,水冷壁氢损伤的超声检测方法准确可靠,检验灵敏度及分辨率高,操作方便.     

超声检测系统设计及回波信号特征分析

文物的无损检测对其保护有着重大的意义,可为后续的加固和保护提供有力的依据。针对传统超声检测设备增益小,回波信号特征少,难以满足石木质文物缺陷检测的缺点,设计了一种基于FPGA作为主控制器的石质木质材料超声无损检测系统,并对回波信号特征进行了详细分析。该系统硬件部分包括超声信号的激励,回波信号的放大、滤波和采样模块的设计;软件部分包括FPGA的逻辑设计和USB通信的软件设计。同时将获取到的回波信号进行了特征分析,包括时域分析、频域分析和小波分析,得到了回波信号的特征,为石质木质材料的超声无损检测奠定了基础。     

35MnB合金淬硬层深度的超声无损测量

针对过渡层较大的感应淬火零件用超声法测量淬硬层深度时,极限硬度点难以准确定位的问题,开展35MnB合金淬硬件的淬硬层深度超声测量实验。用小波多分辨率分析(MRA)研究信号在不同分解尺度下的时频特征,分析信号在各频带的能量分布,并探求提取背散射信号的趋势特征计算淬硬层深度的方法。结果表明,背散射信号中的高频振动成分明显,分布无规律且能量较低;趋势特征项随信号振动幅值包络缓慢变化,能量占比高达96.73%,显著高于其他分解项,高尺度分解下的MRA过程实质上滤除了多数与淬硬层深度信息无关的杂波噪声项。基于趋势特征项的实测结果最大平均误差为0.123 mm,最大重复误差为6.24%,测量精度以及重复可靠性均显著高于常规超声测量模型,相比于金相法和显微硬度法具有更高效、无损等优势,在工程机械零件的实际测量中具有较好的应用前景。     

铸钢件超声波检测工艺参数选择分析

通过调整超声波检测参数,研究分析ZGOCr13Ni4Mo铸钢件检测反射回波波幅与超声波检测参数变化的关系.试验结果表明,探头频率、直径对对回波增益产生较大影响,当铸钢件壁厚<75 mm时,宜选用频率为2.5 MHz;当壁厚≥75 mm时,宜选择频率为2.25 MHz,探头晶片直径为20 mm较佳.     

改进小波包阈值法在导波信号处理中的应用

在管道超声导波无损检测中,缺陷回波信号不可避免地夹杂着噪声干扰信号,给管道缺陷的识别与提取带来困难。为了克服硬、软阈值去噪处理方法的不足,给出了一种小波包改进阈值法。应用此方法对含高斯白噪声的测试信号和实验采集到的缺陷回波信号进行了降噪处理。仿真与实验结果表明,该方法能有效地抑制缺陷回波信号中的噪声,降噪效果满意。     

局域波法和独立成分分析在转子系统故障诊断上的应用

提出了一种局域波法和独立成分分析相结合的机械故障诊断方法。对于机械设备的振动信号，通过局域波法得到的局域波时频图像能够同时在时间和频率上反映信号能量的变化。不同故障信号的局域波时频图像也明显不同，因此可以用来进行故障的判别。为了实现故障的自动分类，应用独立成分分析对不同故障信号的局域波时频图像进行独立分量分离，得到一组源图像的投影系数。在此基础上，利用概率神经网络实现故障的自动分类。以转子的早期摩擦，基座松动，不对中故障信号为例，应用该方法进行了研究，实验结果证明了该方法具有一定的实用性和有效性。     

基于PCA的管道缺陷导波信号特征优化方法

针对超声导波管道缺陷检测中存在的识别率低、鲁棒性差等问题,应用了主成分分析对管道缺陷回波信号进行特征优化.首先,通过对超声导波缺陷回波信号进行处理,提取了信号在时域和时频域内的特征参数,构成联合特征向量.然后使用主成分分析法(principal component analysis,PCA)对联合特征向量进行降维处理,通过提取累计贡献率达到89％的主成分得到融合特征.最后用BP神经网络对融合特征进行训练和识别.这种方法可以有效的识别管道缺陷,与联合特征向量相比具有更高的识别率.     

激光-仅线圈式 EMAT 的金属检测系统优化设计

在铝合金铸造和高温轧制过程中,采用非接触式无损检测技术实现在线监测与检测,对减小生产成本、保证生产线连续、提高产品成品率具有重要意义。首先,建立了以脉冲激光束激励和仅线圈式电磁超声换能器(EMAT)接收的铝合金Laser-EMAT检测过程有限元模型,分析了水膜表面约束机制以及硅钢聚磁结构对所激励的多模式超声波幅值的影响规律,研究了仅线圈式EMAT的励磁线圈和接收线圈的外径、内径、线径、层数等对超声波接收效率的影响;其次,开展了铝合金Laser-EMAT检测实验,验证了水膜表面约束机制、仅线圈式EMAT设计参数和硅钢聚磁结构对检测回波幅值的影响规律。研究结果表明,水膜表面约束下,采用硅钢材料作为励磁线圈的聚磁背板后,超声回波信号幅值增强了37.76%,信噪比增加了17.3 dB。在激光能量一定、光斑大小不变、励磁线圈外径为12.3 mm、内径为1.6 mm、线径为0.4 mm、层数为2层时,线圈阻抗与电路内阻一致,线圈获得的能量最多,其提供的径向偏置磁场最强。当接收线圈外径为14.1 mm、内径为1.7 mm、线径为0.26 mm时,超声波接收效率最佳。     

采用Gabor变换的局部放电信号时频分析

局部放电信号频率是时变的,为更好地反映它的时频特性,采用一种时频分析方法Gabor变换,将它应用于局部放电信号分析中,并利用不确定原理选择高斯窗函数作为Gabor变换的基函数,提高了分析结果的时频聚集性。通过对实际局部放电信号进行分析处理,结果表明在选择合适的窗函数参数的情况下,基于Gabor变换的时频谱能够细致的刻画信号在时频平面上所发生的变化过程,准确反映了局部放电信号的时频特性,可有效满足对局部放电信号进行时频分析的要求,有利于对信号特征的提取。     

旋转机械振动信号基于EMD的希尔伯特变换和小波变换时频分析比较

基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，EMD)的希尔伯特变换(Hilbert Ttransformation，HT)，是先把一列时间序列数据通过经验模态分解，然后经过希尔伯特变换获得频谱的信号处理新方法。介绍了该方法的理论和算法。对仿真和旋转机械油膜涡动故障振动信号分别用基于EMD的HT和基于小波变换(Wavelet Transformation，WT)的时频分析在时域、时频域和频域进行了比较研究，研究结果说明，旋转机械振动信号基于EMD的HT时频分析方法比基于WT的有效。     

基于超声波诊断的GIS设备异常分析方法

为提升气体绝缘组合电器（GIS）局部放电现场检测水平,对基于超声波诊断的GIS异常分析方法进行了研究。根据现场检测搜集的大量数据,总结出典型GIS局部放电的超声波信号时域和相位分布特征,并且分析了局部放电信号和常见干扰信号在时域特征和频域分布上的差异。研究了声电联合定位方法、超声波时延定位方法和超声波小波时频定位方法在GIS现场局部放电检测中的应用,检测结果表明这个方法具有较高的定位精度和准确性。