基于同面电容成像的航天隔热复合材料粘接缺陷检测方法

为了实现对航天隔热复合材料粘接缺陷的可视化检测,在分析同面电容成像（CPCI）系统模型及图像重建原理的基础上,提出了一种基于Kalman滤波的CPCI算法,并通过对估计电容值和测量电容值依赖程度的不断调整来实现最优估计。构建了仿真实验,验证了采用基于Kalman滤波的CPCI算法在缺陷检测中的可行性和有效性。与采用常规CPCI算法的检测实验结果进行了对比,结果表明,所提图像重建算法获得的粘接缺陷图像精度具有较大的提升。     

复合材料胶层光纤布格光栅应变监测优化配置研究

航空航天用复合材料粘接胶层在制造和服役过程中不可避免会产生各种缺陷和损伤。针对其粘接胶层缺陷和损伤检测,基于光纤光栅应变传感原理,提出一种针对复合材料胶接层结构应变监测的光纤光栅传感网络优化配置的方法。通过仿真和实验研究了埋入复合材料构件胶接层的光纤布拉格光栅传感器在静载作用下的敏感区域分布特性,分析了载荷位移与布拉格波长漂移的关系,建立符合光纤布拉格光栅传感器实际特点的探测模型,采用粒子群优化算法进行光纤光栅传感网络的优化布置,研究结果表明光纤布拉格光栅传感器位置经优化后,覆盖率得到明显提高。     

阵列式电容传感器优化设计及灵敏特性分析

平面电容传感器基于边缘效应工作,敏感场具有明显的软场特性,导致其检测能力易受外部因素影响而降低。为了改善敏感场分布特性,提升传感器的检测精度,提出了一种新型12电极平面阵列电容传感器,对其进行特性分析。首先,采用数值模拟方法建立三维敏感场模型,同时选取灵敏度值三维成像的方法分析子灵敏度和整体灵敏度分布特性。其次,利用评价指标P量化评判新型12电极传感器和矩形阵列传感器的敏感场分布均匀性。建立3种不同物场模型并结合Tikhonov正则化算法进行图像重建。最终结果表明新型传感器的P值减小3.6%,重建图像的平均相关系数增加7.2%。综合验证了新型12电极传感器有效改善了敏感场均匀性,提升了传感器的检测能力。     

基于改进ECT的隔热材料胶层无损检测研究

电容层析成像(ECT)技术是能显示被测物场的二维或三维介质分布图像的实时检测技术,基于平面阵列传感器的ECT系统为陶瓷多孔隔热材料缺陷检测提供一种新的技术途径。本文针对陶瓷多孔隔热材料粘结胶层的缺陷无损检测问题,提出了一种基于改进的电容层析成像方法。首先在分析平面阵列传感器ECT检测系统模型及成像原理的基础上,提出了一种改进初值的Landwebe迭代图像重建算法;进一步将该算法应用到基材表层与隔热材料之间的粘结胶层的缺陷检测领域,并通过实验验证了采用基于改进ECT的无损检测方法在陶瓷多孔隔热材料粘结胶层缺陷检测中应用的有效性;同时与采用传统ECT成像算法的检测实验进行比较。结果表明本文提出的改进ECT算法对胶层缺陷图像重建质量具有较大幅度的提高。     

基于Faster R-卷积神经网络的金属点阵结构缺陷识别方法

采用增材制造技术制备的金属三维点阵结构可能存在裂纹、未熔合、断层等缺陷,导致金属点阵结构的结构-功能性能下降,为此提出一种金属三维多层点阵结构内部缺陷的检测方法。在Faster R-卷积神经网络架构基础上设计特征提取网络,结合工业CT扫描图片,对得到的断层灰度图像中缺陷部位进行快速、准确、智能检测识别和定位。实验验证结果表明,对金属三维多层点阵结构样件的内部典型缺陷识别率达到99. 5%.     

同面阵列电容成像传感空/满场设定方法研究

同面阵列电极电容成像技术应用于工件缺陷无损检测时,因电极布置在同一平面内,若采用常规的单一介质作为空场或满场时,往往导致测量精度不高等问题。提出了一种空场/满场的相对设定方法,同时采用空气和被测材料两种介质作为空场和满场设定条件,通过分别改变两种介质的空间位置和大小,实现空场/满场可调节且不唯一;阐述了同面阵列电容传感器的工作原理,并以隔热材料和环氧树脂作为测量物场,通过有限元仿真获取了灵敏度矩阵。针对空场和满场的设定方法进行了电容成像实验研究,结果表明该方法可改善成像效果,能够反映出被测物体中缺陷的平面位置信息,验证了该方法的有效性。     

传输时延和数据包丢失的网络化系统预测控制

针对具有传输时延和数据包丢失的网络化系统研究了有约束模型预测控制问题。考虑网络控制系统中同时存在时延和丢包的情况,给定时延和丢包的上界值,用预测控制器产生的对应时刻的控制输入补偿网络时延和数据包丢失,通过建立时延状态矩阵将系统模型进行分类并视为切换系统,并通过构造切换Lyapunov函数证明了切换系统的稳定性。为了在提高系统性能的基础上减少计算量,利用部分滚动优化方法进行控制器设计,给出了性能指标的上界和系统渐进稳定的充分条件,通过在线求解LMI问题得到状态反馈控制律。仿真研究验证了该方法的有效性。     

PROFIBUS在900mm六辊可逆式冷轧机上的应用

介绍了PROFIBUS现场总线及其在900mm六辊可逆式冷轧机电控系统中的实际应用,并论述了其硬件系统和软件系统的组成,以及SPDM与PLC的通讯。     

基于FCM优化的平面阵列电容成像算法

为提高平面阵列电容成像系统的成像精度,提出了一种基于FCM数据优化的成像算法。根据平面阵列电极电容数据的特点,为减小电容测量误差对介电常数的影响,利用FCM算法对测量电容值的不断收敛以实现数据优化的作用,在减弱噪声的同时提高电容值数据的稳定性。在此基础上,对一种隔热材料胶层进行缺陷检测实验,使重建图像的相关系数得到了提高,减小了图像重建误差。实验结果表明:图像重建结果的优化算法可获得更加稳定、有效的电容数据,胶层缺陷图像重建精度具有较大提升。     

激光熔覆原位制造复合氧化铝陶瓷涂层应力场研究

针对新型铁颗粒增强型氧化铝陶瓷涂层在激光熔覆原位制造过程中的热应力对涂层质量的严重影响，研究了激光诱导反应条件下钛合金表面原位制备单道复合涂层过程中的热力问题。采用代表体积元方法仿真计算该新型涂层的热力学参数。利用生死单元法与内部生热热源相结合的方法建立了激光诱导铝热反应热源模型，分析了不同工艺参数组合下涂层构件热应力分布规律。结果表明：热应力主要集中在涂层及其与基板的结合面处，涂层上沿熔覆方向的拉应力是导致涂层出现横向裂纹的主要原因。由于激光诱导铝热反应，涂层的裂纹以及残余应力随着激光功率和激光扫描速度的增加而增加。在激光功率600 W、扫描速度2 mm/s时，涂层裂纹最少；在扫描速度5 mm/s、激光功率300 W时，残余应力最小。