通用电液伺服阀自动测试系统研制

针对多型号、多规格的电液阀性能测试需要,给出总体设计方案.阐述伺服放大器的性能要求,给出解决方案.采用跟踪滤波技术,计算扫频正弦信号的幅值和相位.充分考虑流量曲线的非线性范围、饱和范围等特征,建立基于电液伺服阀指标计算的参数库.设计的通用电液伺服阀自动测试系统成功应用于生产检验中.     

基于参数优化MLOG与SAM的滚动轴承早期故障诊断

针对强背景噪声环境下轴承早期故障特征不易提取问题,提出麻雀搜索算法(SSA)优化改进拉普拉斯高斯滤波器(MLOG)结合频谱调幅(SAM)的早期故障诊断方法。以滤波后信号的峭度最大值为指标,用SSA算法自适应寻找滤波器阶数和标准差的最优参数;用MLOG滤波器对故障信号滤波,去除部分噪声;用SAM方法对滤波后信号的幅值赋予不同的权重进行重构,计算重构信号的平方包络谱,提取故障特征频率。通过仿真信号和不同试验台的真实数据验证,同时对比PSO和GA优化MLOG结果,表明所提SSA-MLOG-SAM方法对滚动轴承早期故障特征提取的有效性和可行性。     

超声波检测中波型转换的计算分析

为解决超声检测声线跟踪法仿真时难于对回波信号强度进行定量的问题,提出了一种完善方法。利用Snell定律计算超声波在界面上所发生的波型转换情况,随后分别对转换后波型所对应的振幅变化率进行计算,以不断更新声线的跟踪状态及参数。在此基础上,分析了利用水浸技术使用普通直探头检测钢板的波型变换及信号幅值变化。结果表明:经过对超声波波型转换规律及幅值特征的分析计算,所得到的回波信号特征基本上与试验结果一致,幅值变化量的计算偏差值约5dB。此方法为声线跟踪时回波信号幅值的计算提供了技术基础。     

基于LabVIEW的动不平衡信号提取技术研究

根据动不平衡信号的信息特征和信号的相关性,给出了自动跟踪相关滤波原理和算法;基于LabVIEW开发系统,依据自动跟踪相关滤波原理开发了动不平衡信号提取图形化程序,应用此程序对含有不同倍频谐波和噪声的振动信号进行仿真处理及应用实验.结果表明:通过自动跟踪相关滤波,能够准确提取不同转速的动不平衡信号.该自动跟踪相关滤波能够满足转速波动时高精度动平衡测试的要求,具有较强的应用价值.     

基于改进自适应高阶滑模的液压缸位移跟踪控制

电液伺服系统具有高度非线性、模型参数不确定等特点，给液压缸位移跟踪控制造成了困难。高阶滑模是一种变结构非线性控制方法，它可以实现系统的鲁棒控制，同时抑制系统的抖动，非常适用于电液伺服系统的控制。但高阶滑模也存在控制器的参数难以设置、系统响应速度慢的问题。对此，提出在自适应高阶滑模的基础上加入比例反馈的复合控制策略。针对高阶滑模的控制参数难以设置的问题，提出基于时滞控制理论的参数自适应调整算法，既保证了系统稳定又降低了控制信号的抖动幅值。在自适高阶滑模的基础上加入比例控制以提高系统的响应速度。建立了电液伺服系统的仿真模型，仿真结果表明：自适应高阶滑模使控制信号的振幅进一步减小，有效抑制了液压缸的抖动；加入比例控制之后，系统的响应速度大幅提升，位移跟踪误差也显著减小。     

声发射技术在飞机主起落架疲劳试验中的应用

介绍了某型飞机主起落架疲劳试验早期过程中多载荷作用下的关键结构的声发射实时监测技术。针对AE信号的复杂性,利用载荷滤波、幅值滤波以及空间滤波等多种滤波方法做信号处理,对处理后的AE信号以趋势分析为主,并以相关参数趋势变化进行验证。介绍了通过对提取到的关键部位在最大载荷下的AE信号的处理分析,取得了满意结果。不但掌握了各关键结构部位背景声发射信号的统计特征,还成功报告了加载系统的状况变化,为主起落架疲劳试验的顺利进行提供了保障作用。     

改进非线性自适应卡尔曼滤波器滤波效果分析

为解决机械系统特别是航空液压管路系统振动过程中存在诸多噪声干扰、难以保证对有效振动信号进行准确分析的问题,结合非线性自适应算法、最小二乘法及传统卡尔曼滤波器,设计改进非线性自适应卡尔曼滤波器。通过仿真,在模拟的振动信号中加入随机噪声,并且将滤波前后振动信号的时域图和频域图进行对比。通过实验数据进行滤波效果对比,验证非线性自适应卡尔曼滤波器滤波效果的优越性。     

基于模糊熵与CS-ELM的供输弹系统早期故障识别北大核心

针对供输弹系统早期采集的信号中成分复杂,故障特征难以提取和识别的问题,提出一种基于模糊熵与布谷鸟改进的极限学习机(CS-ELM)的供输弹系统早期故障预示方法。运用改进的可调品质因子小波变换对信号进行滤波降噪,提取各子带信号的模糊熵特征;选取模糊熵值较大的5个子带进行重构,完成降噪并将其模糊熵组成特征向量;运用CS-ELM对所提取的特征向量进行早期故障预示并与ELM的诊断结果进行对比。试验结果验证了该方法的有效性,其预示准确率达90.7%。     

轴承转子系统快变过程振动响应的高精度频谱分析

针对高速轴承转子系统的启停过程,研究平稳和非平稳信号的高精度频谱分析方法,利用比例校正法对平稳信号频谱分析后的频率、幅值、相位进行了校正,建立一种将 t 时空域非平稳信号转变为 t2 时空域平稳信号的方法,并基于平稳信号的比例校正法对其进行频谱分析,最后返回到 t 时空域获得某时刻的频域参数。仿真分析结果表明：该方法可以准确提取平稳信号的谱特征,也能较精确地提取非平稳信号特定时刻的频率、幅值和相位,提取结果精度较好,有效解决轴承转子系统快变过程的谱分析特征提取问题,为动力学特性分析提供了新思路。     

基于AMESim的比例方向阀阀芯受力建模与仿真

探究比例方向阀的控制信号叠加固定幅值、频率颤振信号时,阀芯随开度增加,位移颤振幅值出现衰减的现象。根据阀芯动力学方程搭建比例方向阀的数学模型,其中包括运用牛顿内摩擦定律分析阀芯与阀体间隙处和阀腔内的摩擦力;运用AMESim软件仿真该模型得出:阀芯随开度增加,位移颤振幅值出现衰减现象,且衰减是非线性的;进一步探究影响衰减的因素。结果表明:不同阀芯开度下,摩擦力是非线性变化的,液动力和弹簧力基本上是线性变化,从而得出摩擦力是引起颤振衰减现象的主要因素。     

Nonlinear acoustic characterization of micro-damaged materials through higher harmonic resonance analysis

A method developed for the analysis of nonlinear systems is applied for the first time to non-destructive testing of diverse materials using vibrations and elastic waves. This method allows to extract the vibrational/acoustical responses of the system, at the excitation frequency and importantly, also at higher harmonics, with the help of a nonlinear convolution signal analysis. It is then possible to make use of the robust nonlinear resonance method together with the harmonic generation method in order to analyze the nonlinear elastic resonances of a sample at excitation frequency harmonics. Definitions of the nonlinear hysteretic parameters associated to higher harmonic resonances are provided. The bases of the signal analysis method are also described. A higher sensitivity to the presence of gradual damage compared to the classical nonlinear resonance method is demonstrated experimentally for diverse materials and configurations.     

自动超声检测系统中的电机干扰研究

在超声自动检测系统中，电机驱动器会对系统产生强烈的电磁干扰，尽管采用硬件抑制措施后，检测信号中仍含有部分噪声。从软件滤波的角度分析超声自动检测系统中的电机干扰问题，比较了MSMA042A1H交流伺服电机和110BF003步进电机对超声检测信号的影响，统计了不同类型干扰出现的概率，分析了干扰的时频域特性，并提出相应的滤波方法，为超声自动检测系统电机的选型提供了依据。     

基于瞬态A_r方程的非线性涡流无损评价数值模拟

就一简化的三维磁性材料数值计算模型,对其非线性涡流信号进行了数值模拟试验。基于变形磁矢量位(Ar)低频涡流场的控制方程改良并开发了用于计算非线性涡流检测信号的数值模拟程序,得出非线性涡流检测信号与磁性材料因塑性变形而产生的磁导率变化之间的相关性,开发了非线性涡流信号数值模拟程序,利用开发的数值模拟程序计算非线性涡流检测信号,采用不同初始磁导率等效模拟试件不同塑性变形程度,得出了模拟信号的谐波幅值与塑性变形的关联性。对比非线性涡流数值模拟结果和试验检测结果,证明了塑性变形导致的磁导率变化是非线性涡流检测信号变化的直接诱因。     

钢管虚拟超声检测信号处理技术

针对表面粗糙的钢管进行超声波检测时存在的噪声高、信噪比低的问题,利用自行搭建的虚拟超声检测信号处理系统,对表面粗糙钢管的超声检测信号分别进行了基于传统傅里叶变换的频谱分析和FIR滤波以及基于小波变换的时频分析和小波去噪。通过对比试验发现,基于小波变换的信号处理技术可以对表面粗糙钢管的超声检测达到更好的去噪效果。     

非线性超声脉冲反转法在铝合金焊缝疲劳寿命预测中的应用

以不同疲劳寿命的铝合金焊缝为例研究了疲劳过程中的超声波非线性效应,同时建立了非线性参数与疲劳寿命的关系曲线(S-N曲线).采用脉冲反转法对非线性超声信号进行处理.结果表明,经过脉冲反转法获得的S-N曲线与经过滤波模块获得的S-N曲线相比谐波幅值提高了一倍,所以脉冲反转法可以提高非线性超声检测法表征疲劳损伤程度能力,而S-N曲线在疲劳过程中呈先缓慢增长后快速增长,最后下降的趋势,此趋势对应了材料疲劳的3个阶段,而金相组织验证了曲线的准确性,所以通过非线性超声脉冲反转法来预测疲劳寿命是可行的.     

超声激励方式对检测信号的影响

为了分析不同激励方式对超声检测信号的影响,采用尖脉冲和方波脉冲两种激励源激励超声换能器,在充电电压及脉冲重复频率相同的条件下,分别对碳纤维复合材料、铝合金材料进行超声检测,对比分析回波信号特征。结果表明,相同电压和脉冲重复频率下,方波激励得到的超声检测信号幅值是尖脉冲激励的两倍,方波激励下的回波信号噪声干扰比尖脉冲大,在实际生产使用过程中,方波激励更适合于碳纤维复合材料的超声检测。     

304不锈钢扩散焊界面的超声非线性成像

运用信号处理技术对扩散焊界面的超声非线性行为进行了研究.首先通过控制焊前表面处理和焊接工艺制备了具有典型缺陷的扩散焊接头,并对其进行超声检测,获得了反映界面状态的超声信号数据.在固相连接接头超声非线性的理论分析、界面超声非线性图像、界面显微特征和接头抗剪强度的基础上,研究了不锈钢扩散焊接头不同界面状态的超声非线性效应.结果表明,非线性超声检测对弱结合缺陷比较敏感,可在一定程度上将超声C扫描成像和超声非线性成像结合起来实现扩散焊接头的无损检测.     

基于自适应滤波的超声杂波抑制方法

在超声衍射时差(time of flight diffraction,TOFD)法检测获取的回波中,作为固定存在的侧向直通波信号会导致近表面缺陷信号不易于识别. 针对这一问题,提出一种基于自适应滤波技术的杂波信号抑制方法. 该方法通过迭代滤波器自身参数,调节参考信号以满足待处理回波中杂波的时基抖动变化要求,并予以去除,从而分离出与其混叠的近表面缺陷信号. 阐明了基于自适应滤波技术的杂波信号抑制原理,并利用所提方法对计算机仿真信号及人工缺陷检测回波进行了杂波抑制处理. 结果表明,所提方法可有效滤除超声TOFD法检测回波中具有时基抖动特性的杂波信号,并提取近表面缺陷信号.     

基于相控阵超声的进动式锥摆线齿轮裂纹检测方法

为高效准确地完成进动式锥摆线齿轮裂纹定量分析,提出一种基于相控阵超声的齿轮裂纹检测方法。创建相控阵超声检测系统,在该系统内,利用高压脉冲生成、通道选择、回波信号处理等模块采集完整齿轮结构信息;并通过小波变换拆解超声时域信号,运用压缩传感法重构信号;使用经验模态分解法将信号分解成若干本征模函数,通过三次样条插值信号极值点,获取极值点构成的上、下包络线,将初始信号与包络线均值的差拟作单调函数,保留信号高频分量并输出分解后的超声信号,实现齿轮裂纹损伤位置检测。仿真结果证明：所提方法可有效提取超声信号中的时域与频域特征信息,裂纹检测精度高、效率快,鲁棒性强。     

一种带LCL滤波的双丝弧焊电源EMC设计

为了抑制逆变双丝弧焊电源与电网之间的谐波干扰,提高逆变电源的工作稳定性,提出一种软开关与LCL滤波器相结合的逆变弧焊电源主电路,提高系统的电磁兼容性. 通过采用软开关逆变拓扑结构,减小功率器件开关应力,抑制谐波幅值,提高逆变电源工作稳定性. 通过在电源输入侧设计三相LCL滤波器,降低电网谐波对逆变电源影响,同时减少功率器件开关对电网造成谐波干扰. 针对LCL滤波器存在的谐振问题,通过采用滤波电容串联电阻的方法,有效抑制了谐振的发生,保证系统的稳定运行. 对ZVZCS软开关和LCL滤波器进行了理论分析和软件仿真. 结果表明,通过LCL滤波器与软开关电源配合,逆变电源工作稳定性提高,对电网谐波干扰降低,此设计使系统电磁兼容性得到提高.