采煤机调高过程的轨迹跟踪模糊PID控制

针对采煤机调高过程在负载扰动时控制效果差、跟踪性能低等问题,提出基于单变量边缘分布算法(UMDA)的参数自整定模糊PID控制模型,将滚筒截割煤岩时的负载特性作为扰动因子,整合到调高机构阀控非对称缸数学模型中,利用连杆机构三角形原理对调高机构进行运动学解析及滚筒动态轨迹修正,建立调高机构参数自整定模糊PID控制模型,模拟不同牵引速度和不同煤岩截割阻抗情况,对采煤机调高过程进行联合仿真,通过两种不同输入信号进行对比验证。结果表明,利用UMDA优化的模糊PID对调高过程进行控制,轨迹跟踪性能优越,误差较低,控制效果受牵引速度和截割阻抗变化的影响较小,控制品质更接近理想情况。     

基于声发射的可倾瓦径向滑动轴承碰摩故障诊断

该文尝试使用声发射技术检测径向可倾瓦轴承瓦块与转轴的碰摩故障,并在600 MW汽轮机发电机组模化实验台上进行了相应的实验研究。实验结果表明,当瓦块与转轴发生碰摩时,声发射信号的时域波形中出现周期性的脉冲信号,而且脉冲周期与轴旋转周期相同。此外,通过合理布置声发射传感器在轴承座上的位置,可以根据不同位置测量到的声发射信号幅值变化,以及声发射脉冲到达2个传感器的时间差,推断出发生碰摩的瓦块位置。因此,声发射技术能够作为可倾瓦径向滑动轴承故障诊断的有益补充。     

膝关节声发射信号的统计分析与模式识别

为了实现膝关节声发射信号的动态分析和模式识别,以膝关节在坐-立-坐运动的不同阶段产生的声发射信号为研究对 象,进行主成分分析、差异性检验和基于支持向量机的分类测试。 声发射特征参数经过线性变化提取为 2 个主成分;对膝关节 在两个运动阶段产生的声发射信号进行差异性检验,渐进显著性健康组主成分 F1<0. 05、主成分 F2 >0. 05,对照组均小于 0. 05; 支持向量机对膝关节声发射信号的分类准确率达到了 97. 9%。 结果表明,主成分分析的方法能够对膝关节声发射信号成功降 维,对降维后的信号进行差异性检验和诊断识别发现患病膝关节的不同运动阶段存在更为明显的差异,支持向量机的方法能够 对膝关节骨性关节炎做出准确的诊断识别。     

水轮机空化状态声发射信号的小波包能量特征

为了充分提取水轮机空化状态下声发射信号蕴含的时频特征及其变化规律,基于混流式水轮机模型空化试验,采集了间隙空化不同阶段时典型测点的声发射信号,采用小波包分析方法提取了声发射信号的小波包能量等特征参数,分析了这些参数随水轮机空化系数变化的关系。结果表明,随着水轮机空化系数的逐渐减小,从无空化、空化初生到完全空化状态,在导叶拐臂和转轮下环底部采集到的声发射信号的小波包能量随之发生了明显的规律性变化。开始时小幅缓慢增加,在空化初生附近达到某一峰值,接着略有回落,然后在临界空化状态时急剧增加达到较之以前更大的峰值,最后急剧回落。     

基于电磁声发射的金属板裂纹检测实验研究

通过对金属部件进行电磁加载会在金属裂纹处激发出声发射信号,利用这一现象可以实现对金属结构件的无损检测.本文对电磁声发射技术的原理与实现进行了深入分析,设计了相应的电磁加载实验装置,并针对铝质薄板试件进行了电磁声发射试验,通过对实验采集信号进行时频分析,研究了电磁声发射信号随加载条件和试件类型的变化规律,验证了带裂纹金属...     

基于小波和凯瑟效应的电磁声发射信号特性分析

针对脉冲电磁涡流激励下,金属铝板的声发射信号具有宽频率响应以及低频干扰严重的特性,使用小波包和快速傅里叶(FFT)方法研究了不同加载条件下来自不同试件信号的高低频能量特性,揭示了不同试件的信号特征,得到了缺陷的声发射信号以及噪声的强度特性。基于声发射理论,将有限元计算的形变和声发射信号进行了归一化处理,并依据凯瑟效应,建立了有限元分析和声发射信号之间的内在联系,为理论和实验研究电磁声发射技术提供了重要的理论和实验依据。     

涡流式电磁声发射检测声波响应特性

涡流式电磁声发射检测由于其局部非接触式加载方式,适用于恶劣环境下对金属构件损伤在线检测,同时也是对传统声发射技术的有利补充。针对不同电磁载荷条件下电磁声发射产生的声波响应问题进行深入研究。通过引入电致塑性理论和自由电子运动理论,分析涡流加载下裂纹尖端位错滑移速率变化及声发射能量释放机理,探究不同磁场方向加载下电子的定向移动对声发射响应影响,利用希尔伯特黄变换方法实现对声发射信号的特性分析。实验结果表明:电磁声发射过程中应力波特征与电磁加载条件密切相关。因此,电磁声发射过程为定向移动电子越过障碍势垒产生的特定声波响应。     

风电机组叶片裂纹故障特征提取方法

为实现风电机组叶片及时有效地监测和维护,使用声发射技术采集疲劳裂纹信号,从而提取不同裂纹特征。鉴于尺度谱受到Heisenberg测不准原理的极限制约,时频聚集性不佳、干扰强的现象,提出风电机组叶片裂纹声发射信号的优化小波重分配尺度谱分析。基于Shannon熵理论计算裂纹萌生和预制裂纹再扩展的声发射信号的重分配尺度谱小波基函数带宽参数,得到最适合此两阶段裂纹声发射信号的Morlet小波基函数,计算优化基函数的小波重分配尺度谱,获得不同类型裂纹特征成分在时间尺度平面的高幅值能量分布。实验研究表明,优化小波重分配尺度谱的方法具有很好的时频聚集性和抗噪能力,实现了风电机组叶片裂纹声发射信号的时频特征清晰准确的提取,识别风电机组叶片不同阶段裂纹故障。进而可以采用该方法监测风电机组叶片在复杂环境中的退化状态。     

小波变换去噪在绝缘子污秽放电声发射监测中的应用

研究了绝缘子污秽放电声发射监测中用小波变换进行信号提纯与消噪的实现问题。在大量绝缘子污秽放电声发射试验基础上,分析总结了污秽放电声发射信号的共有特点。并提出一种基于声发射信号小波变换的小波基选取方法。采用选取的最优小波函数rbio3.9对声发射信号进行频谱分析,提取了声信号的特征频带,并对重构后的信号进行二重小波分解消噪。两组声发射信号的小波变换消噪结果表明,小波变换提高了信号信噪分离结果的可靠性,有效地降低了噪声对污秽放电声发射信号的影响。     

绝缘子污秽放电声发射信号特征量提取的研究

绝缘子污秽放电的过程中存在3种不同的放电模式,即电晕放电、局部放电和电弧放电。大量的试验和研究表明绝缘子污秽放电模式与其声发射信号有紧密的关系。3种不同的放电模式下,声发射信号各参数呈现出不同的特点。进行了绝缘子污秽放电试验,获取了大量污秽放电声发射信号试验数据样本。结合试验数据样本,研究3种放电模式下声发射信号的能量、幅值及频率3个特征量的提取方法,并以这3个特征量为基础,实现污秽放电的模式识别。     

基于多特征信息融合的截齿磨损程度识别研究

为实现截割过程中截齿磨损程度的在线监测和精准识别,提出一种基于多特征信息融合的采煤机截齿磨损程度识别方法。针对不同磨损程度截齿截割过程中的振动和声发射信号进行时域分析和小波包分析;针对两相邻磨损程度截齿的特征样本存在数据交集,增加系统识别难度的问题,构建最小模糊度优化模型并计算各特征参数的最优模糊隶属度函数,获取特征样本的最大隶属度。运用多特征数据样本对BP(back-propagation)神经网络识别模型进行学习和训练。实验结果表明,截齿磨损程度识别模型的判别结果和样本实际磨损类别相符,能够实现对截齿磨损程度的在线监测和精准识别。研究结果对于实际工程中截齿的监测和更换具有重要意义。     

基于 FCN 的阀门内泄漏声发射信号识别方法

针对石化工业中输气管道阀门的内泄漏故障,将声发射检测技术与深度学习技术相结合,提出了一种基于全卷积神经 网络(FCN)的阀门内泄漏声发射信号识别方法。 该方法利用声发射技术采集阀门内泄漏的声发射信号,基于 FCN 搭建阀门内 泄漏分类诊断模型,充分发挥了声发射技术在阀门内泄漏检测领域的优越性,以及 FCN 在时间序列分类任务上的高性能。 该 方法相较于传统的识别方法,无需对原始采集数据进行特征提取或繁重复杂的预处理,而是将特征提取的任务也交于神经网络 模型来学习和完成,可实现端到端的阀门内泄漏声发射信号分类识别。 搭建阀门内泄漏检测实验平台,采集并制作阀门内泄漏 声发射信号数据集,建立了基于 FCN 的阀门内泄漏声发射信号的二分类模型,实验结果表明,该模型的分类识别准确率可达 98. 72%,相比较于其他先进的分类模型在数据集上表现出了更加优越的分类识别性能和训练效率,同时对环境噪声具有良好 的抗干扰性能。     

基于声发射波关联维数的避雷器异常放电识别

避雷器异常放电的现有识别方法难以判断异常放电时的吸收声波特性,导致识别结果不准确,以110 kV交流避雷器为研究对象,对避雷器异常放电类型进行识别。采用声发射技术来检测110 kV交流避雷器雷电异常放电特性,获取雷电影响下110 kV交流避雷器放电时的吸收声波;基于获取的放电吸收声波,采用关联维数的避雷器雷电异常放电吸收波特征分析方法,实现110 kV交流避雷器雷电异常放电吸收声波的特性分析。实验结果表明：该方法通过关联维数判断避雷器放电吸收声波的特性,能够有效判断雷电影响下110 kV交流避雷器每种异常放电的情况,且通过该方法识别110 kV交流避雷器雷电异常放电类型时,识别结果全部通过,因此该分析方法的应用价值显著。     

小波分析在声学法炉内空气动力场测量中的应用

声学法测量是炉内动力场检测的先进方法,但是,由于炉内复杂的环境噪声及声波传播时的衰减,声波信号的可靠辨识以获得准确的传播时间成为该方法的关键之一。基于小波技术在包括信号处理等许多方面所具有的巨大优越性,研究了小波分析应用于声学法测量的方法。将静态场中的声波信号加上不同随机噪声并进行滤波分析,证明小波法的结果明显优于传统滤波方法。在此基础上,结合声学法测量中具体声波信号的特点,给出了小波及小波包分析在声波信号消噪处理中的应用方法及其在炉膛模型动力场声学法测量实验中的应用结果。     

双相介质空间含有偏心裂纹的界面圆柱夹杂对SH 波的散射

采用Green函数和“裂纹切割”方法,对全空间双相介质界面上含有偏心径向裂纹的圆柱形弹性夹杂,在入射SH 波作用下的散射情况进行动应力分析。首先,构造所需的 Green 函数表达式;其次,采用“裂纹切割”方法及“界面契合”技术构造理论模型裂纹,然后,根据连续性条件建立第一类Fredholm积分方程组,考虑弱奇异积分方程组可以直接离散及散射波的衰减特性求解此方程组;最后,通过算例,分析裂纹长度、入射波数及介质参数等对裂纹尖端动应力强度因子的影响。     

动态电能质量扰动的多刻度形态学分析

利用多刻度数学形态学由粗到细地对信号进行分层处理的特点，从动态电能质量扰动的波形出发，建立一种全新的多层次描述和多层次处理的扰动辨识方法。该方法不以传统的基于有效值理论的波形分析和基于稳态信号的频谱分析为辨识依据，而是直接从波形的几何形态出发，采用不同刻度的结构元素对波形进行变换，通过形态学膨胀、腐蚀、开、闭运算，得到各刻度下的形态谱并获得对所研究对象的直观的理解。仿真结果证明该方法弥补了傅立叶变换和小波变换的一些缺陷：适当选择结构函数的幅值和信号采样率后，分析结果只受结构函数形状的影响。为动态电能质量扰动的检测、识别与分类提供了新的思路。     

轴流转桨式水轮机空化程度声信号辨识研究

通过空化声信号判断水轮机中的空化程度是水轮机空化检测的方向和难题,为此进行了轴流转桨式水轮机模型转轮空化试验:选择了4个常用桨叶角度,固定桨叶角度和水头,调整尾水位改变空化状态,试验中用频率范围达1MHz的超声传感器测量空化声信号,并对转轮室空化进行录像。通过观察试验闪频录像,把空化严重程度划分为4个典型的级别,以此作为验证声信号辨识算法的判据。在分析试验数据的基础上,提出空化声信号特征矢量分类法,即把采集到的声信号按频段划分,每个频段的方差作为一维,组成空化特征矢量、通过对特征矢量的空间分类来判别轴流转桨式水轮机空化严重程度。用该方法处理所有试验数据,给出与录像观测进行比较的统计结果,表明该方法是可行和有效的。     

悬式绝缘子污秽放电声发射试验研究与分析

为了获取悬式绝缘子污秽放电强度与声发射信号强度之间的关系,系统研究了不同材质悬式绝缘子污秽放电声发射现象。介绍了绝缘子污秽放电声发射监测原理、声信号监测装置以及污秽试验方法,进行了多组悬式绝缘子的污秽放电声发射试验。试验和分析结果表明:整个绝缘子污秽放电过程中,即从放电起始、发展、强烈至闪络,放电强度与声发射信号之间存在着对应关系;且污秽放电过程可粗略的划分为几个阶段,各个阶段各有不同的典型放电现象,均与一定的声发射信号相对应。并在大量污秽试验基础上,总结绝缘子污秽放电声发射波的共有特征。