二阶循环相关解调法对调频信号的解调研究

为克服传统解调方法对多载波调频信号解调分析时所产生的混频现象,推导了二阶循环相关解调法对调频信号的解调公式,并对多载波调频仿真信号进行了解调分析。提出利用循环谱切片图识别多载波调频信号的调制频率、载波频率和混频信息的规律,并将该方法用于空分机齿轮箱碰磨故障诊断,结果表明,该方法能够有效地识别各载波频率信息和混频信息,提取故障特征频率。     

滚动轴承接触疲劳裂纹建模与扩展规律研究

针对滚动轴承的疲劳剥落损伤演化问题,采用扩展有限元方法研究疲劳裂纹扩展机理,通过算例验证了扩展有限元方法的可靠性。运用断裂力学理论建立了包含次表面初始裂纹的滚动接触疲劳扩展有限元模型,分析了初始裂纹倾斜角度、所处深度和初始裂纹长度对次表面裂纹生长到表面的扩展路径影响机制,通过分析应力强度因子变化研究了裂纹扩展机理。研究结果表明,次表面疲劳裂纹以滑开型裂纹扩展模式为主;初始裂纹角度对疲劳裂纹扩展路径影响较大,初始裂纹角度在15°～45°时裂纹会转向表面发展而形成疲劳剥落;初始裂纹尺寸和深度对裂纹扩展路径形貌的影响较小,但会影响裂纹扩展的难易程度。     

含裂纹离心压缩机叶轮结构的振动局部化

针对离心压缩机在复杂运行工况下的失谐与裂纹问题,研究裂纹与失谐对叶轮结构振动响应和振动局部化的影响规律。首先,采用三维有限元模型建立具有复杂几何形状的叶轮结构的定量分析模型,并通过在裂纹界面上定义接触的形式模拟裂纹的呼吸效应。其次,通过采用混合界面模态综合法对系统自由度进行缩减,以解决了采用三维有限元模型分析非线性系统动态响应时所存在的计算量大和收敛困难的问题。最终,采用Monte Carlo方法对含裂纹的失谐叶轮结构进行统计分析,研究随机失谐和裂纹故障对叶轮结构振动局部化的影响规律。结果表明裂纹和失谐都会对结构的振动响应产生显著的影响,并会导致振动能量的集中和振动局部化现象。     

体硅工艺静电致动微夹持器的试验研究

对一种梳状静电致动微夹持器的特性进行了测试.采用显微镜-CCD-微机测试方案,微夹持器的状态信息通过数据采集及图像处理获取,得到\"电压-位移\"特性曲线并建立了数学方程.对特性方程的分析表明理论设计与试验结果的一致性与合理性.并分析了从设计、加工到测试过程中引起理论设计与实际器件性能差异的主要因素,表明现有的微机械设计理论与加工水平存在一定的不足.由试验结果中获取了相关微机械器件的设计经验.     

基于图像识别的动物纤维细度自动测量系统

毛绒纤维细度是确定毛绒品质和使用价值最重要的参数之一.本文介绍了一种动物纤维细度自动测量系统,该系统以图像分析、图像识别为基础,使用计算机自动控制方法,能够快速、简便地完成与纤维细度相关的自动测量和统计等功能,实现测量统计数据及相关图像的方便快捷管理,测量结果客观、准确.本系统的研制成功,填补了国内空白,仪器测量的标准方差σ为±0.135μm、相对误差δ为0.66%、长期测量稳定性为0.112μm,该仪器已通过部级鉴定,其性能指标达到国际先进水平,对打破国外的技术壁垒有着重要意义.随着质量控制与评估对今天的纺织工业的重要性逐渐提高,本系统有着广泛的应用前景.     

混合聚类新算法及其在故障诊断中的应用

针对模糊C-均值(FCM)聚类算法假设各维特征和每个样本对聚类贡献相同,同时需要预先设定聚类数的不足,利用3层前馈神经网络、点密度函数算法和聚类有效性指标对其进行改进,提出一种新的混合聚类算法。该算法考虑到不同特征和不同样本对聚类结果有不同程度的影响,并根据聚类有效性指标的变化自适应确定聚类数来实现聚类。利用基于梯度下降的3层前馈神经网络通过无监督训练来自适应学习特征权值,使用基于点密度函数的算法获取样本权值,给不同特征和不同样本赋予权重,突出敏感特征和典型样本的主导作用,抑制其他特征和样本对聚类的干扰,以提高聚类性能。研究结果表明,对于国际标准测试数据和某机车轴承的早期故障诊断,该混合聚类算法不但能自动确定聚类数,而且聚类的准确性明显比FCM高。     

基于模糊支持矢量数据描述的早期故障智能监测诊断

为了解决机电设备早期故障难以正确识别及故障发展状态不易准确监测的问题,提出了一种基于模糊支持矢量数据描述(FSVDD)的早期故障智能监测诊断新方法。该方法只需要一类目标样本作为学习样本就可以建立起单值分类器,同时在核函数中引入非目标样本的模糊隶属度,从而把非目标样本与目标样本分等级地区分开来。将这种方法应用在机电设备状态监测和故障诊断中,只需要将正常运行时的数据信号作为目标样本,就可以实现对设备早期故障的准确识别,同时判断故障的严重程度。在轴承运行状态监测中的测试结果表明,该方法不仅能快速识别轴承的早期故障,而且可以对故障的严重程度做出准确的判断。     

一种抗灰尘的近场承载微工作台设计

为满足近场光存储的高密度、高速度和集成化的要求,提高近场界面耦合效率,消除灰尘对固体浸没透镜(SIL)的磨损,设计了一种新型的承载微工作台,并建立了系统动力学模型.微工作台正负压力并存的结构极大地提高了承载刚度及工作稳定性;气垫面的V形轨道设计及独特的负压力布局有效减少了流入SIL底面的灰尘颗粒;SIL底面刻饰的凸台有利于获得较高的近场耦合效率,同时减小了与盘面碰撞的概率.理论分析和计算表明,微工作台的近场间距小于50nm,承载力可达88mN,SIL底面灰尘颗粒明显减少,微工作台具有良好的工作姿态,满足了近场光存储的需要.     

基于提升多小波的机电设备复合故障分离和提取

机电设备的复合故障往往同时或级联出现,其振动信号常表现为多故障特征的相互耦合。基于波形匹配的思想,兼备优良性质的多小波拥有多个尺度函数和小波函数,可以很好地匹配复合故障的各种特征波形,从而实现复合故障耦合特征的一次性分离与提取。基于提升框架的多小波构造方法不依赖于傅里叶变换,具有算法简单,运行速度快等优点。研究类似二代小波变换的多小波提升框架分解和重构算法。基于Hermite样条插值,构造了紧支、双正交、对称和4阶逼近阶的多小波,并给出其相应的前处理算法。针对机电设备复合故障问题,改进了多小波后处理流程,使得解耦的特征信息能够清晰地呈现于多小波分析结果的不同通道中。将提出的方法应用于轴承试验台和电力机车走行部复合故障诊断中,结果显示该方法可以有效地实现试验台轴承内圈故障和转轴不规则弯曲故障的分离和提取,并成功解耦出机车轴承外圈和滚动体损伤复合故障。     

硬盘头盘界面的微观接触模型及动力学响应分析

针对硬盘头盘界面纳米级别微观接触问题,提出改进的GW接触模型计算微观接触力并引入分子间作用力建立头盘界面微观接触的力学模型,在此基础上建立头盘界面的两自由度动力学模型.利用龙格库塔方法求解不同接触状态下磁头的动态响应,结果表明:当磁头降低到一定飞行高度,头盘接触会导致磁头的自激振动,该动力学行为是造成磁头飞行失稳的关键...