基于形状因子的螺栓紧固力超声检测方法研究

针对螺栓轴向应力分布不均匀对现有螺栓紧固力超声检测模型的影响,以及模型中关键参数难以确定的问题,提出螺栓形状因子概念和确定方法。建立基于形状因子和材料因子的螺栓紧固力超声检测模型,分析了温度对检测系数和超声传播时间变化量的影响。通过有限元仿真与实验标定相结合方法,获得了45号钢的材料因子和M20、M16标准粗牙全螺纹螺栓的形状因子。使用标定参数对螺栓试样进行紧固力测量实验,测量结果和预置紧固力吻合良好,验证了该方法的有效性和可靠性。     

基于神经网络的磁轴承自适应控制器

研究机床电主轴上采用的主动磁轴承系统的建模,设计了基于RBF神经网络的自适应PID控制器.该控制器可根据磁轴承的运行情况进行在线自学习和自校正,避免了PID控制器参数整定困难且无法及时改变的缺点.基于某磁轴承系统的仿真和实验研究表明,该RBF-PID控制器能很好地抑制转子振动,满足控制要求.     

基于模板匹配的火炮身管膛线缠角测量技术研究

针对火炮身管膛线缠角测量问题,提出了一种新的基于模板匹配的方法。测量系统由光学传感器、定心机构、驱动装置及控制计算机组成。利用激光器投射一环形结构光同炮管内表面相交,形成炮管截面的轮廓曲线,CCD相机获取该截面轮廓图像。通过模板匹配得到不同截面图像之间的相对旋转角度,根据两个截面之间的轴向距离和旋转角度,确定炮管的膛线方程,再由膛线方程计算缠角值。同基于Radon变换的方法相比较,该方法不依赖于图像边界提取,对图像质量要求不高,理论分析及实验数据均表明,该方法具有较高的测量精度和稳定性;     

超声波在水中衰减的频率效应及其对脉冲回波的影响

超声波在传播中会发生幅值衰减,该衰减不仅与超声波传播的距离有关,还与超声波的频率有关。为了研究高频超声波衰减的频率效应,本文通过脉冲回波法分析脉冲超声波在水中传播反射回波的幅值和频谱变化,研究了超声波在水中传播时幅值衰减与传播距离及其与超声频率之间的关系,通过测量脉冲超声波在水中传播不同距离时的反射回波,并对其进行傅里叶变换,分析了超声波传播衰减的距离效应和频率效应。研究发现:超声波在水中的传播衰减随距离呈指数规律,且不同频率超声波的衰减系数不相同,频率越高,衰减越大,衰减的频率效应可有效解释反射法高频脉冲超声检测中回波脉冲信号的中心频率远低于换能器标称中心频率的现象。     

基于LMI的多目标模糊状态反馈控制器设计研究

为实现使系统同时满足多目标控制要求,并避免设计过程多次反复的目的,提出了基于LMI的多目标模糊状态反馈控制器的设计方法。该方法在TS模糊模型的基础上,将闭环控制系统的稳定性、抗干扰性及极点配置的要求统一到一个线性矩阵不等式组中,通过求解线性矩阵不等式组获得满足要求的控制器参数,利用PDC方法得到整个系统的非线性模糊状态反馈控制器。应用于磁悬浮轴承系统,通过仿真试验,验证了该方法的有效性,系统同时满足稳定性、抗干扰特性及过渡过程特性多个目标要求。     

基于声表面波谐振器的无源扭矩传感器研究

提出一种基于声表面波(SAW)技术的扭矩测量方法.分析了工作原理,推导出扭矩与谐振频率的数学关系模型,并通过实验验证了该测量方法的可行性.利用射频技术激发传感器,并接收回波信号进行检测,从而实现对转轴扭矩的实时监控.     

Field measurement method for ultrasonic transducer based on inverse Abel transform

A new reflection approach for field distribution measurement of ultrasonic transducers was investigated. Instead of a point-like reflection target (rigid sphere) or thin wires (line-like targets), a line response function of experimental knife-edge distribution combined with the inverse Abel transforms was used to estimate the lateral beam distributions of ultrasonic transducers. The measurement steps were as follows:① A knife-edge was scanned perpendicularly to acoustic beam axis of the transducer using an ultrasonic C-scan system to obtain its ultrasonic image line response function, ② the transverse beam distribution was solved by the inverse Abel transforms, and ③ experiments were performed to obtain the lateral beam profiles of two transducers, with and without focus, and the results were compared with those from a hydrophone. The results showed that this method was effective for ultrasonic field measurement and could be as a substitute for hydrophone in most cases.     

基于环形光切测量方法的小管径图像测量系统的设计

在石油工业和武器系统检测领域，管道和深孔的尺寸以及缺陷检测是加工和使用过程中不可或缺的一个重要组成部分。现有的管道测量方法通常测量参数单一、测量装置结构复杂，适用直径范围一般大于50mm。环形光切测量方法是一种最新提出的检测深孔及管道内壁尺寸的光学测量方法。此文介绍一种它结合图像内窥测量的工作方式，并以此为依据作出了适用于直径25～37mm管径的测量系统的设计。该系统主要包括测量装置的结构设计，硬件设计和软件设计，可以非常理想的实现测量功能。     

基于环形结构光的药室容积测量技术

药室容积是影响内外弹道性能的重要参数之一.传统的测量方法具有效率较低、精度不高等缺点.针对该容积测量问题,设计了一种新的测量系统,该系统主要由一个环形激光投射器和CCD相机组成.投射器用于激发同药室内表面相交的圆锥形光曲面,而相机用于获取该光曲面同药室内表面相交形成的截面轮廓图像.当沿着药室轴线方向连续地、以足够高的采样密度获取多个类似的轮廓之后,可以得到药室完整的三维离散数据.由于同弹体的摩擦及火药的燃烧,药室的终点不断变化,针对该问题,提出了一种新的虚拟量规的方法,通过计算理想模型同实测数据的相似性确定药室的终点.通过对实际火炮的实验验证了该方法的可行性和精度.