基于IA-VMD的浮环密封声发射信号降噪与特征提取

针对航空发动机浮环密封运行时,声发射信号易受外界噪声干扰,且特征信号难以提取的问题,提出一种基于免疫算法(immune algorithm, IA)和变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)的声发射信号处理方法。首先应用免疫算法对变分模态分解中的模态数K和惩罚因子α进行优化,采用样本熵为亲和度函数,得到VMD算法中的最佳参数组合。其次,对原始信号进行分解得到若干模态分量(intrinsic mode function, IMF)并计算出各个分量的相对熵,选取差异小的分量进行重构得到降噪信号。仿真信号分析表明,IA-VMD方法可以获得最佳参数,在抗噪声干扰方面具有明显优势。最后,对浮环密封声发射信号降噪并进行特征提取,结果表明,采用IA-VMD方法能够在降噪的同时最大限度保留有效信息,获得表征浮环密封主密封面碰摩状态的声发射信号,为今后浮环密封故障诊断奠定基础。

多模与Sagnac复合干涉型振动传感器

传统光纤振动传感器可测量的振动频率范围有限,为进一步提高光纤振动传感器的频率识别能力,利用多模光纤(MMF)耦合器构建萨格纳克(Sagnac)干涉仪,将多模干涉与Sagnac干涉相结合,提出了基于多模干涉的可测量振动频率的新型Sagnac干涉型振动传感器结构。利用105μm和62.5μm芯径的MMF分别制作分光比为1∶1的多模光纤耦合器,并用其构建Sagnac环。为了对比分析,利用MMF分别制作了单模-多模-单模(SMS)干涉结构及马赫增德尔干涉结构的传感器。通过大量实验对几种类型的振动传感器在振动频率检测范围、振动频率检测准确度和振动信号幅值等方面进行了详细的对比研究。研究结果表明:基于105μm芯径阶跃折射率分布MMF的Sagnac干涉结构在0.3~20 kHz的频率范围内,获得了频谱主级峰和次级峰强度差大于20 dB的频率识别效果,可测频率范围宽,主次级峰强度差大,对低频振动更灵敏,且频率偏差在Hz量级,在几种对比结构中振动测试性能最好,为振动检测的研究提供了一种新方案。

采煤机摇臂齿轮传动系统振源定位分析方法

为了研究采煤机摇臂传动齿轮的振动分析方法并进行实机振源定位验证,首先,采用小波分析对采煤机摇臂振动信号进行降噪处理和频谱分析,依据特征频率下的振幅结果确定故障齿轮的啮合频率;然后,通过Morlet小波包络解调分析获取边频带信号频谱特征,依据边频带特征频率下的振幅结果确定故障齿轮的转动频率;最后,对频谱分析和Morlet小波包络解调分析的结果进行综合分析,锁定故障齿轮的准确位置。对一台国产采煤机摇臂齿轮传动系统进行了振动测试与信号分析,结果表明,基于小波分析、频谱分析和Morlet小波包络解调分析相结合的振动分析方法可以实现对采煤机摇臂故障齿轮的准确定位,为强噪声环境下复杂齿轮传动系统的故障快速定位和现场定点维修提供了方法支持。

FPSO低压火炬管线现场振动测量分析方法

本文以某新建FPSO的低压火炬管线为研究对象,使用加速度计测量的方法,采集了现场特定运行工况下工艺系统管道的振动信号,并对其进行处理,结合国际标准进行结果对比,判断关键管路系统的振动特性是否符合要求。本文所使用的振动测量及分析方法对FPSO调试环节判断设备运行状态起到了很好的支撑作用。

运行模态分析中固有模态和谐波模态区分方法研究

在机械领域存在大量旋转机械,这使得输入激励并不满足运行模态分析(OMA)要求的均值白噪声激励条件。通过对随机信号和谐波信号统计特性的分析,提出一种简单有效的识别响应信号中周期强迫响应的方法,使OMA适用于含有谐波激励的情况,对一块由偏心电机激励的钢板进行了运行模态试验和锤击法传统模态试验,应用该方法成功识别出响应信号中的周期响应成分,通过两种试验结果的对比验证了方法有效性,为OMA中虚假模态的辨别提供了一种新思路。

运行模态分析中谐波模态识别方法研究及应用

为了使运行模态分析适用于含有谐波激励的情况,对随机信号和谐波信号统计特性进行分析,根据两种信号概率密度曲线的不同,提出一种识别响应信号中周期强迫响应的方法。对一块由电机激励的平板进行了运行模态和传统模态试验,验证了识别方法的有效性。针对某一国产轿车室内噪声大的问题,进行了运行时模态测试,分离出响应信号中的周期响应成分,得到了真实运行环境下的整车模态参数,这对该车问题的解决具有一定的意义,同时也验证了该方法具有实际应用价值。

螺杆泵驱动装置磨损状态监测系统

螺杆泵驱动装置受力复杂,振源众多,轴承和齿轮的磨损类故障较为频繁,而常规的单项指标测试只能进行定性分析,诊断精确度不高。为此,开发了磨损状态监测系统。该系统由传感器、诊断仪主机和便携式计算机组成。通过建立设备信息库、故障模式库实现了故障特征自动提取;通过建立磨损状态分级模型,实现了部件的故障诊断及整机磨损状态的评判。实际应用中,诊断出了电机轴承磨损和驱动装置大、小齿轮磨损的故障,表明系统具有较高的应用价值。

间接耦合机械结构之间的耦合损耗因子

本文利用双端口法推导了强耦合或相互处于振动波近场范围内的机械结构中间接耦合结构之间的耦合损耗因子的计算公式。用考虑了间接耦合损耗因子的修正统计能量分析的能量平衡方程预测了转动机械结构响应，预测结果与实验测量结果之间的一致性优于用经典统计能量分析法预测的振动响应。

结构声强测量方法及其误差分析

在忽略近场波的情况下，推导了结构弯曲振动时在某一方向的结构声强的近似表达式，由此提出了测量结构声强的两点线性加速度传感器方法。随后对测量过程中出现的主要误差，如有限差分误差、近场误差、通道失配误差等进行了分析，并提出了减少误差的相应措施。

莫尔条纹在微小振动测量中的应用

微小振动的频率和振幅的测量在工程技术领域具有重要意义 ,本文提出利用动态莫尔条纹光电信号测量微小振动的频率和振幅的方法。由于莫尔条纹具有放大作用 ,采用对莫尔条纹光电信号的细分技术 ,测量精度可以做得较高。实验表明 ,振幅测量分辨率可达光栅常数的二十分之一以上。

激光全场模态测量技术研究

详细阐述了电子散斑时间平均法振动测量技术的原理 ,通过对影响测量精度的诸因素进行理论和实验分析 ,提出通过应用连续相位扫描技术克服相移系统相移不准确所带来的误差 通过散斑平均技术的实施 ,消除散斑对测量精度的影响 在实验中得到了满意的测量结果 通过线性近似法 ,解决了振幅低于 30nm的振动测量问题 ,从而使系统分辨率达到亚纳米级 。

基于频率分析的激光多普勒微小振动测量

研究振动幅度小于激光半波长的微小振动的测量方法 .利用自己混合型半导体激光器的特点 ,大大简化了干涉系统的光路结构 .同时 ,根据激光多普勒振动测量原理 ,分析了在波数σ<1后采用频率分析方法测量的合理性 ,并实测了小到 90 nm的超声微小振动 .实验结果表明 ,当最大多普勒频率等于振动频率时为该方法的测量极限 .

环形腔全光纤F-P干涉仪的声发射检测

为了实现固体材料内部声发射信号的检测,提出了一种新型结构的全光纤F-P干涉仪。将2×2光纤耦合器的一个入射端与一个出射端焊接相连,以其代替传统的反射腔面,构成光纤环形传输腔,腔体贴附或埋入待测固体中检测声发射信号。通过理论推导和计算机仿真,确定了此结构光纤传感器的检测特性。实验以大理石板作为待测介质,对利用信号发生器驱动压电陶瓷(PZT)作已知声发射源在大理石板中产生的连续型声发射信号,及冲击波作用下大理石板中产生的突发型声发射信号进行了检测,并利用Fourier变换得到了声发射信号的特征频率。实验结果表明,此种结构传感器能够检测材料结构中使光纤轴向伸缩长度达10-8m量级的声发射信号并识别其特征频率。该结构光纤传感器无需光程的匹配,适用于大尺度构件的监测,是材料结构健康检测与监控的一种新方法。

块体基础强迫振动测试技术及工程实例

块体基础强迫振动是测试地基动力参数的一种原位测试方法,为动力机器基础设计提供地基动力参数。强迫振动测试的激振源可以是变扰力机械式激振器或者恒扰力电磁式激振器,前者因谐振性好、扰力大,测试效果更好,尤其是在扭转强迫振动测试方面,机械式综合激振器易于实现两台激振器输出扰力相位的一致性,优势更加明显。分析处理程序采用Z变换高精度频谱分析技术和振幅曲线拟合分析技术,大大提高了测试信号的频率和振幅分析精度。该项测试技术克服了电磁激振器扰力小、相位不同步的缺点,具有很好的应用价值。

基于振动声调制的金属微裂纹定位方法研究

针对传统线性超声检测无法检测闭合微裂纹的问题,搭建了铝板的微裂纹振动声调制(VAM)检测系统,提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号和只滤除基波的全部非线性信号并对其时域反转,在ABAQUS有限元软件下,将其加载在铝板的无损模型上实现时间反转聚焦,获取铝板模型能量分布云图和各质点的位移信息,以此对微裂纹进行定位。结果表明,在时反信号的聚焦时刻原裂纹位置处有较强能量聚焦,只滤除基波的全部非线性信号聚焦效果优于一阶旁瓣非线性信号,振动声调制技术与时间反转方法结合能够实现对微裂纹的检测和定位。

传入人体的振动和环境振动的评价与标准

一振动环境及振动对人体的影响人体经常暴露在机械振动的环境中。各种水、陆、空运输工具,工农业生产中所用的机器设备、建筑物的结构振动等都构成了振动环境。人体在振动环境中的暴露有三种基本情况:1.人体整个浸没在振动介质中,振动介质将振动同时传递到人体的整个表面。例如人体在空气中或液体中经受高强度声波激起的振动。2.通过人体支承表面,即立姿时的脚。

核动力主泵振动探测与积分处理方法研究

由于核动力主泵结构与运行环境的特殊性,采用特殊的加速度计进行振动探测,为了对其进行振动烈度评价,必须对振动加速度信号进行积分处理。在分析振动信号软件积分误差的基础上,提出基于FFT变换的波形修正积分算法,并通过设置合理的积分频率下限,消除了振动信号的积分趋势,提高了振动信号积分的精度,并在核动力主泵振动监测系统中的得到成功的应用。

基于近似熵谱的碳纤维复合材料层压板拉伸损伤声发射分析

采用近似熵理论分析了碳纤维环氧树脂层压板在拉伸过程中产生的三种典型声发射信号。研究表明基体开裂、脱胶以及纤维断裂这三种信号的近似熵谱特征不同,结合经验模式分解方法解释了三种损伤破坏机制。此外,在经验模式分解的基础上考察了三种声发射信号本征模函数的频谱分布,进一步说明了近似熵在本质上是衡量信号发生新振动模式产生的概率以及在复合材料声发射检测与损伤识别中使用近似熵谱分析的有效性。

基于Polytec激光测振仪和第二代小波的齿轮箱故障诊断

齿轮箱是机械设备中一种必不可少的通用零部件,也是故障多发部件,而齿轮失效又是诱发其故障的重要因素。因此发展新型齿轮箱故障诊断技术具有重要意义。搭建了基于Polytec激光测振仪的光学测量系统,拾取齿轮箱振动信号,采用第二代小波提取故障特征,达到了故障诊断的目的,可用于齿轮箱故障预知和智能维修。

基于共振法的黏弹性细棒力学参数宽频测试

在黏弹性细棒力学参数共振法测量的基础上提出了一种宽频测试方法。激振器产生了波形可控的宽频短脉冲信号,对黏弹性细棒进行纵向激励。利用激光测振仪分别测量激振器和细棒自由端的振动速度响应,通过自由端与激振端响应信号在宽频范围的幅值比和相位差,根据共振法原理可解算共振频率处的储能模量和损耗因子。另外,对测试过程进行了有限元仿真。结果表明:利用该测试方法,通过较少次数测试可得到与黏弹仪数据吻合的动力学参数,而有限元分析可对测试提供指导。