一种机械臂电机故障时频尺度诊断方法——基于深度学习和激光多普勒测振技术

机械臂电机振动信号的采集效果较差,影响时频特性分析过程,导致故障诊断效果与精度较差,为此提出基于深度学习和激光多普勒测振技术的机械臂电机故障时频尺度诊断方法。使用激光多普勒测振技术与小波阈值去噪算法,建立机械臂电机振动信号采集系统,获取并重构故障信号;提取电机振动信号的时域、频域等尺度特征,引入人工神经网络建立一个具备学习能力的故障诊断模型,将提取的机械臂电机故障时域、频域等尺度特征输入诊断模型中,输出分类诊断结果,即可完成机械臂电机故障时频尺度诊断。结果表明:利用该方法开展电机故障诊断时,检测结果与实际电机故障类型之间偏差较小,诊断效果好、精度高。

基于回波模拟法的激光多普勒测速仪示值误差检测方法研究

针对高速激光多普勒测速仪(速度上限超过1 km/s)示值误差检测中参考速度难以获得导致测速仪示值误差无法有效检测的问题,提出采用光学回波模拟法对其进行示值误差检测。通过对测速仪的出射光进行光学移频,以此模拟运动物体的激光多普勒效应,从而解决高速多普勒测速仪检测所需速度源的问题;通过设置波长检测模块与移频量检测模块,获得准确的工作波长与移频频率,进而计算出准确的参考速度信息,保证激光多普勒测速仪示值误差检测的准确性。实验结果表明:基于回波模拟法的激光多普勒测速仪示值误差检测方法,可以实现速度上限高达2.7 km/s的测速仪示值误差的检测,示值误差测量不确定度U_(r)=0.3%(k=2)。实验结果表明基于回波模拟法的激光多普勒测速仪示值误差检测技术具有很好的工程应用前景。

激光多普勒测振仪中光学天线的优化设计与测试

传统的激光测振仪多使用氦氖激光器,不满足人眼安全条件,在户外容易受到太阳光干扰。其使用的光学天线大多数仅能工作于氦氖激光器的辐射波段,同时存在结构复杂、成本较高、收集效率低、工作距离较短等不足。为了解决以上问题,基于近红外波段透镜组的扩束和聚焦原理,以Zemax作为设计工具,以点列图和波前图为主要分析手段,设计并制作了一款可工作于1550 nm的三片式收发一体光学天线,结构简单,成本低。分析结果显示:在0.3~15.0 m的工作距离范围内均可获得直径小于2 mm的聚焦光斑;测试结果显示其最大收集效率可达到51.6%。同时,将该光学天线应用于自主设计搭建的激光多普勒测振仪中,实现了不同工作距离下的振动测量,有效扩展了激光测振仪的应用范围和应用场景,在机械、航空、建筑、医学、农学等领域有很大的应用潜力。

激光多普勒在游离股前外侧皮瓣血运监测中的临床研究

目的应用激光多普勒监测游离股前外侧皮瓣血流灌注情况,探索游离股前外侧皮瓣术后血流灌注规律,并研究其在游离股前外侧皮瓣坏死预测中的可行性。方法分析2018年1月-2019年12月采用游离股前外侧皮瓣移植修复手部创面患者资料56例,术后均采用激光多普勒监测法监测皮瓣血流灌注情况。激光多普勒监测指标为术中供区皮瓣切取前、术后即刻、术后第1天、3天、5天、7天、9天的皮瓣血液灌注。结果术后第9天,56例皮瓣全部成活,其中2例在术后4 h发生动脉危象,探查后危象解除;8例发生静脉危象,处理后危象解除,皮瓣顺利成活。与皮瓣断蒂前相比,术后即刻及术后1~5 d血液灌注明显加快(P<0.01),血液灌注在术后第5天达到高峰,随后呈现下降趋势。结论激光多普勒能较早发现游离皮瓣血管危象,临床医生可更加了解皮瓣情况。游离皮瓣灌注总体呈现先上升后下降的趋势,为临床用药及护理工作提供参考依据。

基于激光多普勒测振的结构工作模态分析

为验证激光多普勒测振仪快速识别高层建筑结构模态参数的适用性,提出一种采用两台远距离激光多普勒测振仪进行环境振动测试的方法。以一悬臂灯杆为例进行实测,获得振动速度响应。该方法实施便捷,测量精度能够满足要求。本文采用频域分解法(FDD)及随机子空间算法(SSI)对其模态参数进行了识别,为进一步应用于环境激励下的高层建筑等大型结构提供试验基础。结果表明,两种算法均可较好地获取结构自振频率及模态振型,自振频率差异很小,振型则几乎一致。并对灯杆进行简化的有限元分析,将模态识别结果与数值模拟结果相比,二者振型吻合较好,但自振频率略有差别。为避免模态遗漏和虚假模态,应结合多种模态识别算法进行模态分析。最后采用该方法对一超高层建筑进行环境激励下的振动实测与模态参数识别。

基于激光多普勒振动谱的数控机床主轴故障在线诊断

针对现有数控机床主轴故障检测算法存在的检测精度低、故障分类效果差等不足,提出一种基于激光多普勒振动谱的在线针对方案。先构建以激光器和探测器为核心部件的激光多普勒故障检测系统,采集故障数据集并对数据进行降维处理;然后针对机床主轴多故障模态的情况,基于可变经验模态分解(VMD)算法分解故障的本征模态分量,形成新的故障特征集;最后利用经过改进的深度卷积神经网络训练故障特征集,实现对多故障模态的分类识别和诊断。实验结果显示,所提算法信号源频率误差值较低,在故障点的诊断和分类识别过程中,效果显著优于传统故障在线诊断算法。

基于二维激光多普勒测速仪测量低压流场速度

低压流场中的速度分布对于流动特性的理解和优化设计具有重要意义。基于激光多普勒测速仪的测速技术是一种非侵入性、高精度的流场速度测量技术,其能够实时测量流场中各个位置的速度分布。本研究将基于激光多普勒测速仪测速技术对低压流场中的速度进行测量,并探究速度分布规律,为相关领域的研究提供重要的参考依据。

基于激光多普勒测速技术的超声驻波声场特性的研究

文章首先阐述了超声波在医学诊断、治疗、材料加工、质量检测等方面的关键作用;然后详细分析了国内外超声波技术的研究现状和发展动态,强调了激光多普勒测速技术在提高声场测量精度方面的优势;最后探讨了基于激光多普勒测速技术的超声驻波声场特性研究对促进科技进步和产业升级的潜在影响,以及面临的挑战和未来发展趋势。

一种激光多普勒测振仪的自我消噪技术

该文通过在系统中增加反光器,实现了仪器自振的测量,并依据仪器自振信号设计一种可自我矫正的新型激光多普勒测振系统,并与传统测振系统进行对比。新系统所测信号的频谱分析图明显更接近拾震器所测结果,均方误差平均值为0.08%。此外,新系统的测量误差平均降低了1.06个百分点,有效信号信噪比平均提升22.72 dB。新系统的测量精度会随着设备自振的增加有明显升高,但提升的效果会存在一定阈值限制。

双路偏振结构的激光多普勒测速系统

为了消除光束倾角带来的不确定性,本文建立了一种双路偏振式激光多普勒测速系统。该系统使用双光束双探头结构来探测物体的运动信息。首先,通过转动实验精确获得双光束间的夹角大小,对于任意光束倾角,本文采用双探头装置收集运动物体表面的散射光束,结合双路偏振式光路结构,得到两路干涉信号的多普勒频移。然后,创新性采用了细化分帧算法对两路干涉信号进行实时解调,通过两路速度分量的合成得到物体真实速度。实验结果表明:速度在10 mm/min~1500 mm/min范围内,测量值与理论值之间的平均误差可以达到1%~5%。在非平稳运动过程中,通过细化分帧算法修正后的v-t图像RMSE均值为1.19 mm/min。该系统结构满足速度测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。

基于二维激光多普勒测速仪的捷联式车载自主重力测量方法

传统的车载重力测量通常采用捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)/全球导航卫星定位系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)组合的方式,但是在如山谷、隧道以及高楼林立等特殊环境下,GNSS信号会受到遮挡,导致重力测量系统精度下降。针对特殊环境下传统车载重力测量方法精度下降的问题,提出了一种基于捷联惯导系统/二维激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV)组合的车载重力测量方式,分析了系统重力测量原理和误差模型,设计了滤波器方案,通过车载重力测量实验对系统精度进行了验证。实验针对丛林遮蔽的山地环境下完成了六条重复测线重力测量,同时比对SINS/GNSS组合重力测量系统的测量精度,其中SINS/GNSS组合系统的单条测线内符合精度最大为2.46 mGal,最小为1.03 mGal,总内符合精度为1.53 mGal;SINS/LDV组合系统的单条测线内符合精度最大为1.05 mGal,最小为0.47 mGal,总内符合精度为0.70 mGal,其总内符合精度相比于SINS/GNSS组合系统提高了约53%。车载重力测量实验证明了SINS/LDV组合重力测量系统在卫星信号拒止环境下的有效性。

用于导航定位的激光多普勒测速技术研究进展

激光多普勒测速技术以其高精度和高可靠性得到广泛应用,其为运动载体的导航定位提供了一种全新的独立测速手段,在提高定位精度方面发挥了重要作用。随着应用场景的拓展,现有的激光多普勒测速技术亟待进一步的发展和优化。文中从激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV)的测速原理、种类分类和导航应用研究现状三个方面入手,对用于运动载体导航定位的LDV技术进行综述。可以看到,利用LDV进行组合导航的航迹推算精度已经优于0.01%,达到了高精度导航定位的要求,其中单光束LDV比双光束LDV更适合车载应用,能敏感更多维度速度分量的LDV对导航精度提高的效果更明显。同时,对LDV后续的发展方向进行了展望,LDV与更低成本的SINS进行组合导航是下一步值得研究的方向。可以预见,LDV有望在未来成为覆盖高低速测量、海陆空全领域的高精度独立测速装置,在解决实际科学和工程问题中发挥更大、更重要的作用。

激光多普勒测速仪示值误差检测方法研究

针对激光多普勒测速仪示值误差的检测,传统的检测方式是通过获得相应运动速度的运动物体,以其为标准完成测速仪示值误差的检测。但针对高速激光多普勒测速仪(公里级每秒)示值误差的检测,现有速度获取方式无法获取相应的速度上限。为此,本文提出采用光学回波模拟法对其进行示值误差检测。通过光学移频技术模拟测速仪测速过程中产生的多普勒频移,构造携带目标信息的光回波,从而实现对应速度激光多普勒测速仪示值误差的检测。本文以声光移频器与各类空间光器件搭建了检测系统,对某型号的激光多普勒测速仪进行了单点测速示值误差的检测试验。由实验结果可知,针对测速仪示值误差检测的光学回波模拟法是可行性,具有一定的工程应用前景。

一种激光多普勒测振相位解缠算法及FPGA实现

为了解决周期性跳变引起的相位解调问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的自动相位解缠算法。采用数据流水线结构,通过状态机自动寻求跳变周期数,由跳变周期数实现自动相位补偿,并对提出的算法进行了理论分析和实验验证。结果表明,在FPGA内设置跳变周期数计数位宽为8位,能适用256次以下跳变情况;当增加跳变周期数计数位宽,可适应更多跳变次数的情况;自动相位解缠算法几乎不占用存储资源;能解决因振动调制范围增大引起的反正切相位跳变问题;相位解调误差在1‰以内,满足高精度振动检测实时性需求。此自动相位解缠算法为激光多普勒振动测量时反正切相位计算结果存在周期性跳变问题提供了更为简洁的解决方案。

基于FPGA的激光多普勒微振动检测及信号处理方法

为实现微弱振动信号的实时、高精度解调,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的激光多普勒微弱振动检测及信号处理方法。采用全光纤结构的光学系统,振动信号处理系统则以FPGA为核心设计。改进相位解缠模块,在增大振动测量范围的同时,使其能适用于简谐振动与复杂振动。通过模拟振动实验验证了改进后相位解缠模块,且当振幅在80μm以内时,测量精度在5‰以内。通过对压电陶瓷实际振动目标测振实验,其频率测量误差在1 Hz以内,振幅与频率的测量精度均在1%以内。实验验证了该振动信号处理方案对于扩大振动测量范围与实现高精度目标振动解调的有效性。

撞击流反应器内流场特性的激光多普勒测速实验与模拟

采用激光多普勒测速仪(LDV)与Fluent数值模拟相结合的方法研究了撞击流反应器内流场特性。通过对比两种方法得到的径向位置r/R=1,Z=±9两点处竖直方向速度大小,验证了本文采用的Fluent数值模拟方法研究撞击流流场的可靠性,并分析了误差存在的原因。同时,数值模拟结果显示,重力的存在造成撞击流流场的不对称分布,转速为200 rpm、400 rpm、600 rpm、800 rpm相对应的撞击面向上偏移的距离分别为1.21 mm、1.61 mm、1.685 mm和1.766 mm。随着桨叶转速的增大,反应器内湍动强度明显呈增强趋势,最大湍动强度依次为1.49%、3.00%、4.53%、6.04%。观察湍流强度场分布云图可得出撞击流明显加强了反应器内湍流强度。

激光多普勒测振技术在固体火箭发动机试验中的应用研究综述

激光测振技术以其高精度、非接触等优点应用于各个领域。本文介绍了激光三角法、全息干涉测量法、激光散斑干涉法和激光多普勒法等主要的光学测振方法,并重点介绍了激光多普勒测振技术在固体火箭发动机振动测量试验中所遇到的问题——散斑噪声。针对存在的问题,本文对当前常用的降噪方法进行了总结。

激光多普勒测风技术研究

激光多普勒测风技术是当今雷达技术领域中一项重要的研究内容。与常规的测风方式比较,激光多普勒测风技术具有强度高和相干性强等优势。因此,从20世纪60年代开始,激光多普勒测风技术就已经成为行业研究的热门课题。文章分析了激光多普勒测风技术的指标及分类,对激光多普勒测风技术的发展进行了展望,以供参考。

抖音平台联合激光多普勒血流监测仪对于游离皮瓣术后病人护理的应用分析

探讨抖音平台联合激光多普勒血流监测仪对于游离皮瓣术后病人护理中的作用。方法 选取我院2020年2月-2022年12月手部开放伤患者采取游离皮瓣修复的78例作为研究对象,通过科室创建抖音号,分享游离皮瓣术后的成功案例以及护理措施,并且定期更新,要求所有皮瓣术后病人均关注本科室的抖音号,同时责任护士对于所有游离皮瓣术后均进行激光多普勒血流监测,发现血管危象及时通知医生处理。结果 78例患者共移植游离皮瓣78例,其中5例发生血管危象,通过伤口换药或手术探查,4例全部成活,1例血管危象探查术后有2×1cm坏死。结论 抖音平台联合激光多普勒血流监测仪能够帮助病人尽早识别血管危象,增强患者战胜疾病的信心,更好地预防术后并发症,达到患者快速康复的目的。

激光多普勒闪烁信号处理中的小波变换方法

文中讨论小波变换应用于激光多普勒信号处理的方法。研究表明 ,通过连续小波变换 ,可检测多谱勒闪烁信号频移 ,在尺度域上突出测量体积中多粒子多普勒闪烁叠加信号的特征 。