基于多参数和特征层融合的化学品燃爆状态辨识方法

作为化学品燃爆特性检测关键环节的燃爆状态辨识过程,目前仅以人眼或单一传感器辨识的手段进行,存在人工辨识受主观影响大、单一传感器适用范围窄的缺点,难以取得精确的辨识结果.提出引入多传感器、利用模糊神经网络系统(FNNS)对检测数据作特征层融合,以快速准确辨识燃爆状态的实验方法.结合模糊逻辑推理及RBF神经网络优势,在多层...     

脉冲涡流热成像的自适应异常提取算法

脉冲涡流热成像通过检测试样表面温度场异常来进行缺陷检测。试样的表面不平整带来的非相关显示,使得缺陷引起的温度异常很难被检测出来。本文提出了自适应异常提取算法,该算法使用基于局部信息模糊C均值聚类图像分割将非相关显示的干扰区域分割开来,然后采用自适应模板对各个分割区域内的像素进行预测。该算法能够用于原始热图像和其他检测算法得到结果图的异常提取。以表面不平整的焊缝裂纹试样为对象来验证算法的有效性,并进行信噪比评价。结果表明该算法能够很好地抑制非相关显示,同时激励不均匀性的干扰也得到较好的消除,缺陷的异常信息被很好地提取出来。     

比率法测温系统的优化与不确定度分析

为实现对腐蚀性物质所处环境温度的精确检测,介绍了一种基于比率法的铂电阻高精度测温方法.通过对比率法测温电路的不确定度分析,设计了一种改进的比率法测温电路,对各个不确定度分量进行了误差修正,提高了A/D转换的线性度和精度;同时,改进的电路可兼容多种类型的铂电阻测量,修正了由长引线、多种漂移、A/D线性度等引入的误差.试验结果表明,在0～ 100℃范围内,该测温电路的检测精度优于0.1％,且具有较高的稳定性.     

基于遗传算法的半导体制冷器非线性PID设计

针对常规线性PID对具有非线性特征的半导体制冷器温度控制系统存在快速性和超调量难以兼得、抗干扰能力差的问题,提出将非线性PID控制用于半导体制冷器温度控制的策略.通过对线性PID存在问题以及PID各增益参数与偏差信号之间非线性关系的分析,构建了增益参数的非线性函数,针对非线性函数中参数较多问题提出了自适应遗传寻优的求解方法.仿真和实验结果表明,基于此遗传算法寻优的非线性PID控制器相比线性PID控制器,调节时间缩短,超调量减小,抗干扰能力更强.     

气体易燃特性受限空间实验测定方法的研究

气体易燃特性是化学危险品分类及标记全球协调制度(GHS)中安全数据表制定以及GB 20577-2006中气体危险性分类的重要依据,由易燃气体爆燃浓度上、下极限值描述。目前在化学品性质数据库中仅有部分单元气体的易燃特性信息,对于多元混合气尚无有关易燃性极限的描述,传统多元气体易燃性极限的经验公式估算法存在误差大的特点。本文研制了基于燃爆状态特征信息提取与分析的受限空间内气体易燃性极限自动检测系统。在引入流量修正项的气体浓度增量调节技术的基础上,提出了一种气体易燃性极限的离散逼近搜寻法,运用多传感器联合燃爆状态辨识技术实现火焰精确捕捉。多种典型试样测定结果表明:本系统气体易燃极限的测量不确定度优于2%。     

气雾剂点火距离检测仪的研制

针对气雾剂产品检测存在非自动化、精度低、危险性大等问题,研制了基于气雾剂点燃时产生光热原理的气雾剂点火距离检测仪.该仪器采用热电偶测温系统和复合式红外紫外火焰探测系统相结合,实现气雾剂的燃烧检测.通过光栅尺和高精度直线运动导轨实现点火源的准确定位,并由麦克风侦听反馈气雾剂喷出信息及彩屏液晶动态显示测试过程.该设计的自动按压、翻转等机构使气雾剂检测由人工向自动化转变.     

基于激光热成像的局部导热系数测试

导热系数是表征材料传热能力的基本参数,与材料种类及成型过程中的温度、压力等工艺参数密切相关,因此制样测试可能无法反映真实产品特性,需要适用于不规则形状样品的局部导热系数测试技术。提出一种基于激光热成像的测试方法,通过减小传热时间来保证热响应仅对局部区域材料敏感,通过高分辨热像仪记录的温度场演变数据同时反演光斑分布和材料导热系数。使用粉末成型铁氧体样品进行实验验证,对规则样品进行10次重复实验,相对标准差为2.3 %,均值与Hot-Disk法测试结果的相对偏差为0.1 %;对不规则形状样品3个位置进行测试,最大相对偏差1.6 %。该方法有望用于不规则形状、小尺寸、非均匀材质部件的原位无损测试。     

圆柱面任意方向裂纹的双线阵激光热像检测

圆柱铁氧体磁芯为黑色柱体,裂纹对比度不高,传统机器视觉裂纹成像效果不佳。激光红外热成像技术根据试样表面的温度分布情况检出裂纹缺陷,可用于解决低对比度微小裂纹的检测问题。常用的线激光、点激光在检测裂纹时,平行于激光扫描方向裂纹往往因两侧热流较小而无法检出。双线阵激光热成像检测系统,线阵激光错位排布,营造多方向热流,可实现任意方向裂纹检测。为验证双线阵激光对任意方向裂纹的检测可行性,仿真模拟了0°、45°、90°裂纹的双线阵激光扫描过程。线阵激光由于各点光斑功率分布存在较大的非均匀性,不同参数设计对裂纹检测效果影响大。因此,优化点光斑半径、点光斑中心距、线阵激光错位间距、线阵激光间距、运动速度等设计参数实现裂纹检测信噪比提升。裂纹成像算法根据温度空间梯度成像裂纹,由于光斑的非均匀性,裂纹在两束激光间不同相对位置的梯度大小各不相同。算法选取裂纹在两束激光间具有较大相对梯度的位置,通过多幅梯度图像融合,实现任意方向裂纹检测。对4个具有水平、垂直、倾斜自然裂纹的铁氧体样品进行实验,成像结果清晰直观地显示出所有裂纹。     

应用有限体积法空气静压导轨力学特性的研究

空气静压润滑是精密工程领域的关键技术之一,润滑气膜的压强分布、承载能力、刚度等力学特性是决定导轨稳定性的主要因素。目前,空气静压导轨设计中常采用简化雷诺方程的工程计算方法,存在静态性能误差大的特点。本文针对润滑气膜的压强分布规律、承载力等主要力学特性参数进行研究。基于节流孔出射气流为冲击射流,引入计算流体力学的有限体积法,应用理想气体等温条件下的k-ε模型封闭控制方程组对润滑气膜的力学特性进行数值分析,得出不同气膜厚度下空气静压导轨工作面上的压强分布规律。数值结果表明：导轨内气膜从节流孔沿工作面到导轨边缘的压强分布规律非雷诺润滑方程所给出的均匀递减变化,而是在节流孔附近存在半径约为500µm的负压区、峰值约为0.05MPa;在静压导轨气膜厚度与承载力分析的基础上,指出气膜与导轨间的气固耦合所引发的导轨弹性自激振动是空气静压导轨实现纳米级定位的主要制约因素。     

应用有限体积法研究空气静压导轨力学特性

研究了润滑气膜的主要力学参数.引入有限体积法,应用理想气体等温条件下的k-ε模型封闭控制方程组对润滑气膜的力学特性进行数值分析,得出不同气膜厚度下导轨工作面上的压强分布规律.数值结果表明:导轨内气膜从节流孔沿工作面到导轨边缘的压强分布规律并非按雷诺润滑方程均匀递减变化,而是在节流孔附近存在半径约为500μm的负压区;在静压导轨气膜厚度与承载力分析的基础上,指出气膜与导轨间的气固耦合所引发的导轨弹性自激振动是静压导轨实现纳米级定位的主要制约因素.本项研究为导轨自激振动抑制、气膜振幅减小乃至空气静压导轨整体精度提高等工作做了有益探索.