基于FastICA算法的转子故障特征分析

为了诊断转子系统故障,针对转子信号特征混叠现象,提出了基于负熵的Fast ICA算法,并将其应用在转子故障信号分析上,对采集的转子振动信号进行特征分离提取,从而进行故障诊断。根据最大负熵迭代原理建立目标函数,以信号的非高斯性最大作为评判标准,通过模拟转子振动信号验证了该方法的可行性,且分离结果显示该算法具有稳定性和准确性,通过转子故障模拟实验台进行实测振动信号分析,进一步验证了该方法的有效性,为下一步诊断打下良好基础。     

基于视觉显著性的无监督海面舰船检测与识别

在航天航空光学遥感舰船目标检测中,受大气、光照、云雾和海岛等海面不确定条件的影响,传统的舰船检测方法存在检测效率低和可靠性差等问题,因此,本文提出一种无监督海面舰船目标自动检测方法。该方法以视觉显著性为依据,结合多显著性检测模型快速搜索海面目标,生成显著图后对其进行粗分割,对提取的目标切片做标记并进行精细分割,利用改进的Hough变换旋转目标主轴以保证目标对Y轴的对称性;对可能检测到的厚重云层和岛屿等伪目标使用梯度方向特征进行鉴别,通过判定目标在360°范围内8个区间的梯度幅度统计值,确认舰船目标及去除伪目标。实验结果表明,该舰船检测方法能够成功提取海面上大小不同,位置随机分布的舰船目标,准确获取舰船目标的数量和位置信息,在大量真实光学遥感图像上的测试结果显示,本文方法检测准确率高于93%,通过目标鉴别处理,剔除伪目标后,虚警率可低于4%,鲁棒性较强。     

万向轴动不平衡检测的自适应变分模态分解方法

万向轴动不平衡主要体现在万向轴振动信号的转频及其倍频上,为了更准确地提取动不平衡振动特征,引入具有完备理论基础、窄带滤波特性和最优解的信号分解方法——变分模态分解法来提取动不平衡振动特征。然而,变分模态分解的结果对两个参数(模态数量、惩罚因子)的设置很敏感。因此,提出应用傅里叶谱的均方根分布与其局部峭度值确定变分模态分解的模态数量,利用傅里叶谱峭度增量对惩罚因子进行最优选择。建立万向轴动不平衡的自适应提取模型,应用试验台实测数据对该检测方法和模型的有效性进行了验证。     

基于CReLU和FPN改进的SSD舰船目标检测

在遥感图像中,舰船目标具有目标尺寸较小、形状细长、多个目标紧密排列、类间相似度高等特点,现有的深度学习目标检测算法对舰船小目标的检测精度不高,易发生错检、漏检情况。为了更有效地利用遥感图像信息,提高小目标检测精度,构建了舰船数据集SDNGV,提出基于串行修正线性单元CReLU和特征金字塔网络(FPN)改进的单射探测器(SSD)舰船目标检测识别方法。首先,在SSD网络的浅层添加CReLU,提升其浅层特征的传递效率;然后,采用FPN从网络的深层到浅层逐级融合SSD中用于检测的多尺度特征图,提升网络的定位精度和分类精度。实验表明,所提目标检测算法具有较好的检测精度,改进方法具有明显的效果,在舰船小目标的检测上有10%的检测精度提升。     

一种基于多通道卷积神经网络的小齿轮轴裂纹诊断方法

分析现有轨道车辆小齿轮轴故障诊断的技术特点,提出一种基于多通道卷积神经网络的小齿轮轴裂纹诊断方法。对轨道车辆电机输出端附近的振动加速度信号进行短时傅里叶变换,得到二维时频复数矩阵。将二维时频复数矩阵拆解成多通道后,压缩到统一大小,输入到CNN中训练获得诊断模型。通过小齿轮轴实测信号验证了本文方法的有效性与泛化能力,诊断精度高达98%,优于单通道二维时频矩阵变换后输入到CNN模型。该方法为小齿轮轴裂纹故障诊断提供了新途径。     

基于正弦高斯混合模型的磁目标通用快速检测

在诸如潜艇等磁目标的探测问题中,被测磁目标信号可能表现出参数待定的磁异信号或极低频磁信号的特征。提出了一种可同时检测参数待定的微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的通用快速检测方法。通过抓住磁异信号和极低频磁信号在统计上共同具有的分段类正弦特征,建立了正弦高斯混合模型,实现了对参数待定的磁异信号和极低频磁信号的通用建模。基于正弦高斯混合模型和序贯检测理论构建了一种累积和检测器,实现了对微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的通用快速检测,给出了未知模型参数的确定方法,分析了所构建检测器的序贯检测性能。并进一步研究了所构建检测器对不同的微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的检测性能。在以地磁为背景的磁目标探测系统实验中,验证了所构建检测器对微弱磁异信号和微弱极低频磁信号的通用性和快速性。实验表明,所构建检测器的信噪比可低至-8 dB,计算量相比于传统检测方法降低4个量级。     

一种融合小波包分析和神经网络的信号消噪

为了改善非高斯噪声背景下信号的检测性能,将粒子群算法优化的神经网络(PSO-BP)和滤波器组重构的小波包变换(WPT)相融合,提出一种改进小波包神经网络(WPT-BP)的信号检测方法。首先选用Ackley函数验证PSO-BP具有较强的函数极值寻优能力,然后采用仿真信号序列检验改进WPT-BP检测信号的有效性,最后利用改进WPT-BP方法对MIT/BIH心律失常数据库中的心电(ECG)信号进行消噪。MATLAB仿真结果表明,改进WPT-BP在非高斯噪声且信噪比较低的情况下具有良好的消噪能力,是一种非常有效的信号检测方法。     

现代信号分析在滚动轴承故障诊断中的应用

滚动轴承是各种机电设备中的重要部件,其主要特点是其寿命的随机性较大,且它的好坏直接影响到设备的正常运行。因而掌握轴承运行的工作状态以及故障的形成和发展是目前机械故障诊断领域中研究的重要内容之一。利用轴承的随机振动信号对其工作状态进行诊断是目前最常用的方法。分析的方法主要有时域法和频域法。而传统的基于Fourier分析的方法其时间和频率这两个变量依Heisenberg测不准原理是互斥的,因此传统的功率谱分析是针对平稳随机信号而言的。滚动轴承的故障振动信号为典型的非平稳信号,而非平稳信号需要用现代信号分析的方法来处理。利用现代信号分析理论从线性时频分析(小波减噪变换)、非线性时频分析(伪Wigner-Ville时频分布)和高阶谱(三阶谱)三方面对滚动轴承故障信号特征进行提取加以研究。研究结果表明,小波减噪方法在微弱信号检测方面具有较强的能力;伪Wigner-Ville时频分布图能有效地建立故障信息图谱,直观性更强;高阶谱可以很好的检测出非高斯故障信号的信息。     

红外偏振舰船目标自适应尺度局部对比度检测

针对海天场景复杂干扰情况下多尺度检测红外偏振图像中舰船目标困难的问题,本文提出一种基于引导滤波和自适应尺度局部对比度的舰船目标检测方法。首先将强度信息作为引导信息对红外偏振图像利用引导滤波,得到目标背景对比度、局部信噪比更高的融合图像;然后基于融合图像显著的海天线垂直梯度特征,提出一种检测海天线方法,再对融合图像进行海天线加权抑制海杂波干扰;最后基于单尺度局部对比度算法与舰船目标比例特征,提出自适应尺度局部对比度方法,当尺度与目标匹配时响应最大,通过不同尺度对目标的响应结果确定最大尺度,得到舰船目标检测结果。实验结果表明,引导滤波融合方法的提高图像的目标背景对比度和局部信杂比,与典型检测方法对比,本文方法能够有效抑制干扰并能够检测海天场景不同尺度舰船目标,具有较高的鲁棒性和准确性,检测率、虚警率分别为95.0%,3.5%,为红外偏振图像目标检测提供了新的方法。     

基于颜色和梯度特征的混合高斯模型的运动目标检测算法

运动目标检测是视频监控系统的重要组成部分,针对传统的基于混合高斯模型(GMM)的运动目标检测方法存在的不足,提出一种基于颜色和梯度特征相结合的混合高斯模型的运动目标检测算法。该算法首先基于像素的颜色特征建立混合高斯模型,进行运动目标初步检测;然后结合像素的梯度特征,建立像素梯度的混合高斯模型,实现运动目标精确检测。通过在室内和室外等不同场景下进行的运动目标检测实验,结果表明,该算法能有效消除光照变化影响,抑制运动目标的阴影干扰,对室内和室外环境的运动目标检测都具有较好的检测效果和鲁棒性。     

Double-sensor method for detection of oscillating electric field

An electric-field sensor consisting of thin copper plates is designed to measure an oscillating electric field produced by charge separations on a plasma column. The sensor installed in a vacuum region around plasma detects charges induced by the electric field on the copper plates. The value of the induced charges depends not only on the strength of the electric field, but also on the design of the sensor. To obtain the correct strength of the electric field, a correction factor arising from the design of the sensor must be known. The factor is calculated numerically using Laplace's equation and compared with a value measured using a uniform electric field in the frequency range of 10-500 kHz. When an external circuit is connected to the sensor to measure the induced charges, the electric field around the sensor is disturbed. Therefore, a double-sensor method for excluding a disturbed component in the measured electric field is proposed. The reliability of the double-sensor method is confirmed by measuring dipole-like and quadrupole-like electric fields.     

催化剂颗粒对自持放电型碳纳米管气体传感器电极的影响

根据高电场作用下，气体的自持暗放电曲线不同区分气体的方法灵敏度高，不易产生交叉敏感，但是工作电压高，用催化热解法在硅基上生长出垂直于基底的碳纳米管阵列，利用碳纳米管的尖端效应，使得高电场集中在一个微小的区域内（纳米级），从而使得气体导电所需的工作电压大幅度下降，催化热解法生长出的碳纳米管顶端含有催化剂颗粒，当其紧密排列时，形成屏蔽层，减弱了碳纳米管的表面场强，这里，提出三步纯化法，去除了碳纳米管阵列顶端的催化剂颗粒，极大地增强了碳纳米管的表面场强。     

基于直流-交变电场的单晶硅3D微纳结构制备方法研究

贵金属颗粒辅助化学腐蚀法在制备硅微纳线结构方面具有独特的作用。为了自动控制贵金属颗粒在单晶硅体内的运动方向,提高制备复杂3D硅微纳结构的可能性和结构品质,提出一种基于复合电场的单晶硅3D微纳结构制备方法。设计了直流-交变复合电场模型来研究贵金属颗粒辅助化学腐蚀法的机理,并分析了电场频率对单晶硅微纳结构的影响。设计了外电场控制模型及试验,讨论了电场强度和电场方向对腐蚀效率和腐蚀轨迹的作用规律。微结构观测结果验证了利用电场控制腐蚀加工过程的可行性,得到了优化的电场电流密度和电场频率工作区间,为制备3D硅微纳结构提供了新的试验思路和机理分析途径。     

一种 MEMS 三维电场传感器抗电荷干扰方法研究

三维电场传感器具有广泛的应用需求。在传感器应用环境中存在空间电荷的条件下,带电粒子有可能在电场传感器表面产生电荷积累,对电场检测造成干扰,这是影响测量准确性的一个关键因素。尤其对于MEMS三维电场传感器,尚缺乏相关的机理研究和解决方案。针对这个问题,作者探究了表面电荷积累对传感器感应待测电场的影响,分析了电荷积累产生的干扰与传感器结构尺度的关系,并通过有限元仿真和实验验证了理论分析的正确性。在此基础上,提出一种通过对传感单元感应信号的差分解算消除传感器表面电荷积累对电场测量影响的方法。本文研制出抗电荷干扰的三维电场传感器样机。实验表明,在0～30 kV/m待测电场范围内,传感器测量误差在4.2%以内。     

特高压直流线路同走廊时的电磁环境研究

根据特高压直流线路的电场分布规律。在电场限值基础上,提出采用加权方法来控制多回特高压直流线路同走廊时的混合合成电场,并提出了混合合成电场是否满足电磁环境限值的评价方法,为特高压直流线路同走廊时最小平行接近距离和沿线房屋拆迁范围的确定提供了计算依据。     

AFFECTION OF ER FLUID ON STIFFNESS OF VIBRATION SYSTEM

On the application of an electric field, the mechanical properties of ER(Electro-rheological) fluid are very complex. The damping force of ER fluid is linear without electric field and is nonlinear when an electric field is applied. By increasing the strength of the electric field, the behavior of ER fluid changes from linear viscous to nonlinear viscoelastic-plastic. External electric fluid changes natural behavior of system with ER fluid besides the mechanical properties of ER fluid. The affect of ER fluid on the stiffness of nonlinear vibration system with ER dampers is analyzed by iterative perturbation method. The results show that the stiffness of structure would be increased with growing of the strength of the electric field.     

一种基于电场测量的无损检测方法

提出一种基于电场测量的无损检测方法,该方法通过检测通电试件外电场的变化来实现内外缺陷的非接触检测。对通电试件的电场进行仿真计算,模拟出电场的分布并分析了缺陷电场的信号特征。以半导体材料为被测试件,在高电压激励下采用被动式的共面电容探头探测到了内外缺陷的电场信号。实验与仿真结果的一致性表明,采用该方法对金属和非金属材料进行内外伤的检测具有一定的可行性。     

Asymptotic analysis of a wedge crack in an anisotropic dielectric material

The asymptotic problem of a conducting crack emanating from the vertex of a wedge in an anisotropic dielectric material under purely electric loading is investigated. The wedge crack in an isotropic material is solved using a conformal mapping technique. The solution of the wedge crack in an anisotropic dielectric material is obtained from that for the transformed isotropic problem after applying a linear transformation method. The electric field intensity factor for the anisotropic wedge crack is obtained in the closed form. The effects of crack and wedge angles as well as anisotropic parameters on the electric field intensity factor are illustrated. The electric field intensity factor is numerically calculated by using the J integral and finite element analysis to validate the exact solution of the electric field intensity factor.     

轴向交变磁场对电场活化烧结工艺温度场影响的数值模拟

提出了在电场活化烧结过程中施加轴向交变磁场与脉冲电场耦合改善烧结体径向温度场以减小其温度差的方法,并对不同大小磁场的作用进行了数值模拟.结果表明:施加轴向交变磁场可使横截面上的最大温度差减少3/4.其原因是交变磁场的感应电流具有集肤效应,可以使试样外部得到更多的热量.试验结果证明了模拟的准确性.     

基于Delphi的电场标定上位机控制系统的实现

本文以新一代可视化工具Delphi为基础,建立了基于Delphi的电场标定上位机控制系统,编写了标定系统的控制界面,实现了实时显示电场仪所测数据、与理论值的误差、标定电压设置以及绘制电场实时曲线图的功能。此外,通过导出Excel报表,达到了随时查询和分析标定数据的目的。最后通过分析标定数据,验证了此标定方法的正确性。