复合传感技术在激光焊接过程质量监测中的应用

激光焊接过程中出现等离子体、羽辉、声音、辐射光、电等信号,通过对这些信号进行研究并与焊接过程的稳定性及焊接缺陷进行关联,可以实现焊接质量的实时监测。对不同监测手段进行对比分析,复合传感器监测技术展现出监测信息丰富,焊接状态识别精确,焊接缺陷预测准确的优势。根据焊接过程质量监测系统复合的传感器种类,将复合传感技术分为多视觉传感器复合技术、多光学传感器复合技术、光学及视觉传感器复合技术、其他复合技术4类,综述了不同传感器复合技术的研究现状及特点,指出光学及视觉传感器复合技术对焊接状态变化敏感、采样速度快、采集信息丰富的优势。介绍了几种可以应用于激光焊接生产线的先进复合传感器监测产品,明晰了复合传感技术应用于激光焊接过程质量监测的问题及未来发展方向。创新点： (1)对不同复合传感技术的特点进行总结及对比分析。(2)对商用复合传感器监测产品的原理进行分析及应用实例介绍。     

多传感器信息融合在摩擦焊机上的应用研究

多传感器信息融合系统即将来自多个传感器或多源的信息进行综合处理,从而得到更为准确、可靠的结论.多传感器信息融合系统是对人类综合处理复杂问题的一种功能模型.从工业实际应用出发提出了一种用于摩擦焊机控制的多传感器信息融合系统模型,使焊接工件的质量因受液压系统的波动(液压油的温度、液压泵的不稳定及老化、电磁阀等是造成系统压力波动的主要原因)的影响降到最低,提高了焊件的最优率.     

回转头压力机送料系统加速度数据采集及分析

准确采集回转头压力机送料系统的加速度数据并进行分析,是提高回转头压力机工作稳定性和提高送料效率的一个准确可靠的支持。加速度测量可以采用加速度传感器,通过分别在X方向和Y方向上布置加速度传感器,可方便地对加速度信号进行采集。将加速度传感器输出的电压信号采集到虚拟仪中,便可实现对加速度数据的实时采集。     

复合传感技术在激光焊接过程质量监测中的应用

激光焊接过程中出现等离子体、羽辉、声音、辐射光、电等信号,通过对这些信号进行研究并与焊接过程的稳定性及焊接缺陷进行关联,可以实现焊接质量的实时监测。对不同监测手段进行对比分析,复合传感器监测技术展现出监测信息丰富,焊接状态识别精确,焊接缺陷预测准确的优势。根据焊接过程质量监测系统复合的传感器种类,将复合传感技术分为多视觉传感器复合技术、多光学传感器复合技术、光学及视觉传感器复合技术、其他复合技术4类,综述了不同传感器复合技术的研究现状及特点,指出光学及视觉传感器复合技术对焊接状态变化敏感、采样速度快、采集信息丰富的优势。介绍了几种可以应用于激光焊接生产线的先进复合传感器监测产品,明晰了复合传感技术应用于激光焊接过程质量监测的问题及未来发展方向。     

原子层沉积技术及应用

简单阐述了原子层沉积技术的发展背景,然后概括了原子层沉积技术原理、技术特征和优势,并对化学吸附和顺次反应两种自限制机制进行了描述和比较。着重介绍了原子层沉积技术在工艺等方面的最新成果,以及在纳米催化剂、电池、半导体器件、光学、生物医学和航空航天领域中的相关应用。其中将原子层沉积在电池、半导体器件和生物医学方面的应用进行了分类介绍。电池方面包括锂离子电池和太阳能电池,半导体器件方面分为高k电介质、电容器、电阻随机存取存储器(RRAM)和光、电二极管。生物医学领域分别介绍了其在生物相容性、抑菌抗菌涂层和微观组分方向的研究进展。最后对原子层沉积技术进行了归纳总结,并展望了其未来的发展方向和应用前景。     

嵌入式GPS几何误差数字化计量系统研究

为了推广基于新一代GPS的几何误差计量技术,开发一种基于Linux嵌入式平台的GPS几何误差数字化计量系统,给出该系统的构成框架及其软件实现的关键技术。结果表明:所开发的系统不但可对产品典型几何特征(如圆度、圆柱度、表面粗糙度等)的数字化计量提供准确可靠的评定,而且移动能力好,大大加快了新一代GPS在工程实际中的推广应用。     

一种基于模糊覆盖模型的传感器网络覆盖控制方法

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的数据,并对这些数据进行处理,获得详尽而准确的信息.在任何环境下,传感器网络都可以在极大面积和空间中完成各类型所需监测数据的收集,有效地降低了成本并且提高采集效率,有着广阔的应用前景.本文应用模糊感知模型设计的不基于地理位置信息的覆盖控制方法FCPP(Fuzzy Coverage Preserving Protocol without Location Information for Wireless Sensor Networks)能够有效的减少覆盖冗于,延长网络寿命.     

Ti-Al合金相结构与界面特性的电子显微分析及原子尺度计算模拟

对材料的相结构及缺陷的原子排布观察已在几何模型的基础上深入到物理本质,如相结构的稳定性及界面原子弛豫等．本文以比重轻、强度高的ＴｉＡｌ金属间化合物中的Ｔｉ２Ａｌ相及晶界结构为例,说明原子像观察与原子尺度的计算模拟可以提供更全面准确的结构信息．     

单晶Cu纳米加工机理及其热效应的分子动力学模拟

基于大规模并行算法建立了单晶Cu纳米加工新型三维分子动力学仿真模型,采用Tersoff势、嵌入原子势(embeddedatom method,EAM)和Morse势分别描述刀具原子之间、工件原子之间和工件与刀具原子之间的相互作用.研究了纳米加工过程中系统的温度分布及其热效应的影响,从位错和温度的角度对切屑形成过程和纳米加工表面的形成机理进行了分析.模拟结果表明:位错的扩展方向和切屑的堆积方向均沿着与切削方向成45°方向(〈110〉晶向)运动;系统的温度分布呈同心形,切屑处温度最高,同时在金刚石刀具中存在较大的温度梯度;随着系统温度升高,工件材料具有热软化效应;切削速度和切削刃钝圆半径对系统的温度分布影响很大.     

IrO_2(110)表面弛豫行为与电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对IrO_2(110)表面几何和电子结构进行了计算。结果表明,弛豫后,表层的五配位Ir原子和二配位的氧原子(桥氧)相对于理想表面向体相方向移动,而六配位的Ir原子和三配位的O原子向真空方向弛豫。表面原子弛豫不仅导致表层结构的变化,而且使表层的电子结构发生变化。从表面态密度分布可知,对表面电子结构造成主要影响的是最外三层原子。同时,由构型的(010)平面的电荷密度分布可知相邻层间存在着强烈的Ir-O共价键作用;由于电荷在真空层的消耗和在第一、二原子层间的积累,导致最外原子层间距的减小,相应的Ir-O化学键得到增强。计算得到该IrO_2(110)面的表面能大小为1.434 J·m~(-2)。     

Ti—Al合金结构与界面特性的电子显微分析及原子尺度计算机模拟

对材料的相结构及缺陷的原子排布观察已在几何模型的基础上深入到物理本质，如相结构的稳定性及界面原子弛豫等，本文以比重轻、强度高的TiAl金属间化合物中的Ti2Al相及晶界面结构为列，说明了原子像观察与原子尺度的计算模拟可以提供更全面准确的结构信息。     

基于APT对镍基高温合金纳米结构和化学成分研究

在镍基高温合金的研究中,原子探针层析技术(APT)可以提供独特定量的高质量信息。采用原子探针LEAP4000X Si对镍基高温合金的纳米结构和化学成分进行研究,主要包括以下4个方面的内容:γ'相纳米结构(形貌、尺寸、数量密度和体积分数)、微量难熔金属元素相分配(元素原子浓度和分配系数)、γ/γ'共格界面(界面宽度和元素界面偏聚)及原子簇聚和有序化(局部径向分布函数)。     

铝合金TIG焊接熔池状态多传感器数据协同感知算法

针对铝合金钨极惰性气体保护电弧焊(tungsten inert gas arc welding,TIG焊)过程中,焊接工艺参数的实时状态与焊缝熔池三维尺寸间的非线性对应关系,研究建立一种基于信息物理融合的多传感器TIG焊过程熔池状态协同感知计算方法. 首先,构建由红外温度传感器、电弧形态传感器、电弧能量传感器和焊接位置传感器组成的TIG焊过程熔池状态信息物理融合系统架构. 其次,考虑焊接过程中焊枪电弧的运动特性和测量噪声影响,设计基于温度、位置、能量传感器信息交互的熔池长宽深三维参数状态感知策略,并基于多传感器数据的异步和异构特性,提出了基于无迹卡尔曼滤波的焊接过程中熔池状态的多传感器数据协同感知算法. 针对7075超硬铝合金TIG焊过程进行熔池参数在线测量与辨识试验,结果表明,所提算法能够根据TIG焊过程多传感器数据实时计算熔池参数结果,焊缝宽度和焊缝高度计算结果误差基本上控制在10%以内,该算法响应时间基本控制在0.3 s内,能够较为准确地评估焊接过程中熔池的实时状态.     

制备条件对非晶态Fe78B13Si9合金的热膨胀各向异性的影响

本文研究了不同条件下形成的非易态Fe_(78)B_(13)Si_9合金在长轴和短轴方向上的热膨胀。结果表明,在所有条件下均存在热膨胀的各向异性。热膨胀系数随着冷却速度的增加而增加,但其各向异性减小;随着熔体喷铸温度的提高两者均减小。在热循环的作用下,短轴方向的热膨胀系数及其各向异性均减小;而在长轴方向的热膨胀系数却增大。我们认为热膨胀各向异性来源于原子交互作用力的方向性、原子振动频率和短程有序结构或缺陷的方向性。     

SAS与EPS集成系统传感器和ECU的故障诊断方法

为解决汽车半主动悬架(Semi-Active Suspension,SAS)与电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)集成系统在线故障诊断的问题,提出将小波分析方法应用到SAS与EPS集成系统传感器和ECU的故障诊断中。首先根据故障状态下传感器和ECU输出电压信号的突变特性,利用小波分析奇异性检测原理检测出突变信息。随后为能更精确地检测出突变信息,先使用小波阈值法对电压信号消噪,再对消噪后的电压信号进行检测。最后以SAS与EPS集成系统中扭矩传感器和ECU故障诊断为例进行试验研究。结果表明,小波分析方法能有效抑制信号噪声,并准确检测出故障和故障发生时刻,对集成控制系统的安全运行及故障诊断具有重要的工程应用意义。     

基于声表面波的四阶织构系数检测

织构是金属板材的重要信息,板材的诸多性能与其织构密切相关。织构系数Cμνl包括了全部的织构信息,是材料织构定量分析的核心,由它可进行材料性能的计算。在具有织构的材料中,织构会对表面波的速度产生影响,沿各个方向上声表面波的传播速度一般是不一致的。采用瞬态热栅激发(Impulsive Stimulated Thermal Scattering或ISTS)声表面波技术对无间隙原子钢(IF钢)板面上表面波速度的各向异性和波动性进行了检测,通过对声表面波速度波动性的分析,给出了热轧IF钢四阶织构系数的计算模型,较为准确地计算出了样品的四阶织构系数,其中,C114的计算误差控制在10%以内,C124和C134的计算误差都在20%以内。     

水下机器人多传感器组合系统在船体检测的应用

针对水下机器人的水下工作环境的特殊性,研究了水下多传感器信息组合系统,利用多种传感器的特殊功能,使得水下机器人拥有等同于人类的"看、触、听"感觉,并以此组合系统应用于船舶截面焊缝检测中。分析了水下机器人领域中水下传感器的小型化、低功耗等未来的研究方向。     

电迁移作用下SnPb与Ni(P)界面金属间化合物的极性生长

采用球栅阵列封装(BGA)焊点研究共晶SnPb焊点中的电迁移行为,分析了电迁移作用下SnPb焊点与Ni(P)镀层界面金属间化合物(IMC)的极性生长现象,从原子迁移的角度提出了互连焊点微结构演化的微观机理.焊点在焊接过程中形成厚度约为2 μm的Ni3Sn4 IMC层,随后的120℃热处理并不会导致界面IMC的明显生长.而电迁移作用下,阳极焊点与镀层界面IMC出现异常生长,同时阴极焊点与镀层界面IMC生长受到抑制,最终在同一焊点中形成极性生长的现象.界面IMC的极性生长与电迁移引起的原子通量有关,Sn原子通量方向与电子流方向相同,而Ni原子通量方向相反,导致阳极界面IMC的异常生长,而相同的原子迁移特性导致阴极界面IMC的生长受到抑制.     

导弹发射车液压起竖系统传感器布置方案的研究

为了实现导弹发射车状态监测传感器的优化布置,以原理分析为基础,重点运用AMESim仿真平台建立液压系统模型,模拟各测点传感器信号的特征和作用,通过分析传感器对故障的敏感性和信息量的大小,进行传感器类型和安装位置的优化,从而避免实验过程中研制周期长,经济上耗费大的问题,节约了实验成本。采用故障注入的形式得到模型各测点的仿真数据,研究分析各测点信号的特点及趋势,以及测点在故障情况下的特征响应,为传感器用于诊断进行探索。在此基础上,按照一定的原则进行传感器的选择与优化,进而确定监测传感器的布置方案,为导弹发射车液压起竖系统的状态监测、故障诊断与定位奠定基础。     

Ni75AlxV25-x合金中有序畴界结构对界面迁移特征和溶质偏聚的影响（英文）

基于微观相场模型,通过分析Ni75AlxV25-x合金在沉淀过程中D022(Ni3V)相沿[001]方向形成的有序畴界面的界面结构、界面迁移及界面成分,研究界面结构对界面迁移特征和溶质偏聚的影响。研究表明:D022相沿[100]方向形成4种有序畴界,界面的迁移性与界面结构有关,除具有L12相的局部特征的界面(001)//(002)之外,其余3种界面都可以迁移;在界面的迁移过程中,V原子跃迁至最近邻的Ni位置并置换Ni原子,反之亦然,即处在最近邻的Ni原子和V原子发生位置交换而导致界面迁移;在迁移过程中,原子的跃迁行为具有位置选择性,每种可迁移界面都按照特定的原子跃迁模式进行迁移;原子在跃迁过程中选择最优化的路径使得界面发生迁移,原子跃迁过程中的位置选择性使得界面在迁移前、后的结构保持不变;合金元素在界面处具有不同的贫化和偏聚倾向,在所有的界面处,Ni偏聚而V贫化,Al在界面(001)//(001)·1/2[100]处贫化在其他界面处偏聚;同种合金元素在不同界面处的偏聚和贫化程度不同。