基于发射率修正模型的红外测温补偿方法

红外测温由于受到被测物体表面发射率的影响,温度测量结果存在一定误差。通过分析表面粗糙度对表面红外发射率的影响,提出一种基于发射率修正模型的红外测温补偿方法。首先,基于红外测温原理,建立针对表面粗糙度修正的红外测温补偿算法;其次,为确定红外测温补偿方法中表面发射率修正,通过双尺度粗糙表面建立粗糙表面发射率修正模型;最后,为验证提出红外测温补偿方法的可行性,在搅拌摩擦焊焊缝红外测温实验中对比了补偿算法前后测量结果,结果表明:红外测温最大误差由2.783℃降低为1.058℃,平均测量误差由1.683℃降低为0.649℃,验证了所提出的红外测温补偿方法可以提高红外测温精度。

滑动效应对球轴承滚动体缺陷频率影响的研究

在弹流润滑作用下,球轴承滑动效应引起的滚动体缺陷频率低于理论值,不利于对球轴承进行故障诊断,为此,建立了一种考虑弹流润滑作用下球轴承滑动效应的轴承动力学模型,研究了球轴承滑动效应对滚动体缺陷频率的影响。首先,基于轴承动力学理论和弹流润滑理论,分析了球轴承内各部件间的等效刚度与等效阻尼;然后,根据部件间受力关系,建立了考虑滑动效应的含滚动缺陷故障轴承动力学模型;最后,分析了弹流润滑作用下轴承滚动体与轴承内外圈间的滑动效应,获取了滑动效应对滚动体缺陷频率的影响,并通过试验对模型的正确性进行了验证。研究结果表明:由于球轴承滑动效应的存在,滚动体缺陷频率约为理论值的93.6%;通过增大载荷可抑制滑动效应对滚动体缺陷频率的影响,滚动体缺陷频率约为理论值的96.3%,但由于滑动效应始终存在,滚动体缺陷频率始终低于理论值。该研究结果为弹流润滑作用下球轴承的打滑抑制与故障诊断提供了参考依据,丰富了轴承故障动力学建模理论。

基于红外光谱环类锻件内壁状态监测方法研究

考虑到环类锻件内壁状态对于保证工业的生产安全具有重要作用,而基于红外光谱的测温方法可以大大提高测温精度,因此研究基于红外光谱的环类锻件内壁状态监测方法具有重要的意义。为了实时掌握环类锻件的内壁状态,提出一种红外光谱环类锻件内壁状态监测方法。首先利用红外光谱构建了三级FP型LCTF的测温系统,通过获取锻件表面辐射的两个单一光谱运用红外双色测温原理实现锻件表面温度的测量。相比传统的测温方法大大提高了锻件表面的测温精度。其次在拉普拉斯导热微分方程的基础上,运用分离变量法建立了环类锻件内壁状态监测模型;结合红外光谱测温系统测量的温度数据和锻件自身参数信息,实现了环类锻件的内壁状态监测;最后通过仿真实验验证了所提出方法的可行性,实现了环类锻件的内壁状态监测,为保证环类锻件的正常运行提供了理论依据。

基于点云精简的大型环锻件外形尺寸测量方法

针对大型环锻件尺寸测量过程中测得的点云数据量庞大、点云网格质量低下等问题,提出了一种环形锻件点云精简测量算法。首先设定了锻件网格上每个顶点的内点和边界的目标高斯曲率为零;接着根据设定好的目标曲率,使用Ricci流方程来优化Ricci流离散熵能量,计算得到平面目标度量,得到网格上每一点的参数化坐标;最后基于得到的参数化坐标来扩展顶点维度,并引入顶点约束因子加权代价函数进行网格精简测量。实验结果表明,所提出的算法能够处理结构复杂的点云模型,且简化后的点云模型边界几何特征保持良好,能够满足工业数字化制造的测量尺寸精度需求。

CCD分段测量的光学位移测量系统

为了高精度地实现大量程的位移测量,采用传统激光三角法的测量原理,提出一种基于虚拟探测器的激光三角法来测量位移。该方法基于3个CCD分段测量的思想,将3个CCD互相独立且沿光轴均匀分布,以此扩大传统方法测量的范围。使用平面反射镜作为虚拟探测器进行探测,当成像光束经平面镜反射后在CCD上成像时,系统相当于增加了一个CCD,扩展了测量量程。由准直系统、偏振片、光阑组成准直滤光系统,缩小探测器光敏面上像点的直径,减小被测表面非理想光点对测量精度的影响,从而实现了较高精度下的大位移测量。最后通过实验验证了方法的可行性。

基于红外测温的筒形锻件内外径在线测量

针对目前筒形锻件外形尺寸无法实现在线测量的现状,提出一种新的基于红外测温技术和激光扫描技术相结合的筒形锻件内外径在线测量方法,该方法中温度信息由红外双色测温系统测得,外径尺寸信息由激光扫描技术测得。对红外测温原理进行研究,根据测量现场的情况构建红外双色测温系统,减小现场恶劣环境和锻造过程中锻件表面氧化皮对测温造成的影响,提高了测量精度。在传热学的基础上推导筒形锻件导热微分方程,建立筒形锻件温度与尺寸的关系,结合锻件内外表面的温度信息和外径尺寸信息求得内径尺寸的大小,从而实现筒形锻件内外径尺寸的在线测量。通过试验验证该方法的可行性,同时可以满足现场测量的精度要求,从而解决筒形锻件内外径测量的瓶颈问题,在筒形锻件锻造现场有一定的应用前景。

基于红外光谱大型筒类锻件热处理过程中温度场检测方法研究

为了实时掌握热处理过程中锻件温度场的变化情况,提出一种基于红外光谱大型筒类锻件温度场检测方法。在传热学的基础上,运用分离变量法建立了大型筒类锻件热处理过程中的温度场检测模型;利用红外光谱构建了基于三级干涉滤光器的大型锻件红外光谱测温系统;结合红外光谱测温系统测量的温度数据和锻件温度场检测模型,实现了锻件热处理过程中温度场的检测;最后通过仿真实验验证了本文提出方法的可行性,实现了热处理过程中锻件温度场的检测,为热处理工艺的正确实施提供了理论依据。

大型筒节热态锻件外径在线测量技术研究

提出了一种新的大型筒节热态锻件外径在线测量方法。该方法首先通过二维激光扫描仪扫描锻件表面的信息，将扫描仪到锻件表面的距离信息转化为坐标信息，然后进行数据拼接和曲线重构，显示锻件外形轮廓曲线，测量其尺寸信息，实现了大型筒节热态锻件外径的在线测量，并利用Matlab进行仿真，验证了该方法的可行性。

一种大型锻件外形尺寸在线测量新方法

提出了一种大型锻件外形尺寸的在线测量新方法。首先通过激光扫描仪扫描锻件表面的信息，将获得的扫描仪到锻件表面的距离信息转化为坐标信息，然后进行点云拼接、数据精简和曲面重构处理，最后导入SolidWorks软件中构建锻件的三维模型，从中提取截面，给出锻件的尺寸信息，实现大型锻件外形尺寸的在线测量。

基于双重逆极限空间的地貌信息数据挖掘方法

为了挖掘不完备的地貌数据信息,将地貌信息描述为拓扑空间的形式,从逆极限定义出发,利用映射诱导法建立与原地貌信息空间拓扑同构的双重逆极限空间作为目标信息空间,然后利用拓扑传递性分析原地貌信息空间与目标信息空间的拓扑相似度,实现不完备的地貌信息空间数据挖掘.本文利用GIS软件,结合地貌的坡度、坡向等地貌特征因子分别模拟了地貌信息数据挖掘前后的模型并进行了对比,结果表明此方法是可行的.

热态轴类含空洞锻件内部温度场分布

热态轴类锻件内部温度场分布特征对锻件内部空洞检测起着重大作用。针对该问题,在传热学理论的基础上建立了热态轴类含空洞锻件的二维非稳态传热模型。首先利用集总参数法获得该模型的内部边界条件。然后通过红外热像仪采集得到该模型的初始温度条件,结合分离变量法求解该模型,从而获得含空洞锻件的内部温度场分布。最后通过实验分析了不同空洞尺寸条件下锻件内部温度场的分布特征。

基于拓扑传递的耦合机械故障特征提取方法

旋转机械系统的复杂性,使得其特征参量具有较强的非线性和耦合性,对其进行有效特征提取存在困难。为了提取旋转机械系统耦合故障的特征信息,建立其状态特征信息拓扑空间,并构建旋转机械系统拓扑动力系统模型,基于系统的拓扑传递特性,提出了新的旋转机械系统特征提取的信息空间变换方法。通过跟踪系统特征信息的变换及传递过程,实现对系统特征信息的提取,从一个新的角度为分析旋转机械系统工作特性奠定基础。最后将该方法应用到含油膜力的裂纹故障、碰摩故障及裂纹碰摩耦合故障的旋转机械系统信息特征提取中,并通过仿真实验验证了理论方法的可行性。

传热管道设备的内壁状态监测方法

在特定边界条件下对热传导方程进行求解，优化所得温度分布方程的系数，并利用分段积分法对系数进行化简，建立了传热管道设备表面温度、材料特性与内壁状态3者间的关联模型，并将其应用在传热管道设备的内壁状态监测上。结合导热反问题，利用所建立的关联模型分析传热管道设备外表面的温度数据，得到内壁几何形状。通过仿真实验验证了该方法的可行性，从而为传热管道设备内壁状态的实时监测提供依据。

基于红外光谱的含氧化皮热态锻件温度检测方法

针对大型热态锻件在锻造过程中表面有较厚的氧化皮包裹,导致测温数据存在较大的误差,提出了一种基于红外光谱的测温方法,能有效的消除氧化皮层对测温的影响。该方法通过接收锻件氧化皮表面辐射的红外光谱直接测量氧化皮表面的温度和发射率,然后利用热交换公式推导求出被氧化皮覆盖的热态锻件真实温度。为了更好的抑制接收的红外光谱中各种干扰光谱的透过,提出了三级干涉滤光系统,并利用光谱仿真获得一组最优间隙参数值,提高了测温精度。实验结果表明,该测温方法能够准确测出覆盖有氧化皮高温锻件表面的温度,满足测温精度要求,验证了该测温方法的可行性。

基于近红外光谱的高精度测温系统

目前红外测温方法难以消除复杂环境下外来辐射的干扰,导致测温精度低,设计了一种高精度的红外测温系统。该系统提出了由宽带滤光片和三级干涉滤光器结合的滤光方法,根据该方法对高温物体发出的近红外光谱进行滤光,将高温背景光和环境干扰光滤掉,得到两个单色光谱,经红外探测器接收获得其辐射功率比,通过计算得出物体温度。该系统透过的单色光谱带宽仅有1nm,将透射光谱以外的背景光辐射和环境光源辐射抑制达8个数量级,降低了因被测对象周围环境升温引起的测温误差,提高测温系统的精度。最后通过实验验证了该测温系统的可行性,精度达0.2%。

基于长波红外光谱的热态锻件温度场测量方法研究

提出一种长波红外光谱的温度场测量方法。将谱色测温原理与三级Fabry-Perot(FP)型Liquid Crystal Tunable Filter(LCTF)相结合,并对测温理论模型中三组非线性相关方程组所得的解进行了优化,以进一步减小误差,使测量值更加客观、真实;然后运用液晶双折射可调谐滤光原理,制作了三级FP型LCTF滤光系统,该系统在一定的长波红外光谱范围内实现了波长的任意调谐,从而保证测温系统的响应快速、准确。该方法测温前无需知晓被测物发射率,且能有效抑制背景光辐射和环境光源对测温精度带来的影响,保证了测温结果的准确性。最后通过matlab仿真软件验证了滤光系统所得红外光谱符合系统设计要求,并通过实验验证了该测温方法的可行性,测温准确性较之传统的单波段红外热像仪得到了提高。

基于拓扑动力系统的机械系统特征信息分析方法

针对机械系统特征信息提取问题,提出了一种新的机械系统特征提取及建模方法。首先建立机械系统状态特征信息拓扑空间,从而构建机械系统拓扑动力系统模型;再依据系统的拓扑传递特性,跟踪机械系统特征信息的变换及传递过程,实现对机械系统特征信息的提取。最后将该方法应用到单一碰摩故障、单一裂纹故障及裂纹碰摩耦合故障的对称旋转机械系统信息特征提取中,通过仿真实验验证了理论方法的可行性。

基于绿激光器的大型锻件外形尺寸在线测量

提出一种运用一字线绿激光标记的方法来实现大锻件热态尺寸的在线测量,能对大锻件锻造过程的热态坯料和锻件尺寸实现远距离、快速、精确测量,并通过温度补偿使得尺寸精度控制在3 mm。

大型锻件锻造过程中温度在线测量系统

针对大型锻件在高温锻造过程中周围环境温度较高导致测温误差大的情况,设计了一种高精度的温度在线测量系统。该系统能有效抑制热态锻件周围背景光辐射和环境光对测温精度带来的影响,提高测温精度。通过实验验证了该测温系统的可行性,精度比一般红外测温仪高,满足在线测温要求。

基于小波与双三次插值的高温锻件红外图像增强方法

提出了一种基于小波变换和双三次插值的图像处理方法,该方法利用离散小波将原图像分解成低频子带与高频子带,然后对原图像及这些子带分别进行双三次插值,同时提出增加一个中间步骤来估算高频子带,即扣除原低分辨率图像和插值后的LL子带中的相同成分而得到不同成分的图像(高频成分),然后利用不同成分的图像对高频子带LH、HL及HH分别进行校正融合,并通过小波逆变换对这些图像进行融合重构。该方法不仅能够有效地消除图像噪声,改善细节信息,而且能够最大限度地保留边缘信息和增加图像的清晰度。最后运用该方法和传统算法分别对核电主管道高温锻件和小型高温锻件的红外图像进行增强处理,实验结果验证了该方法的可行性及优越性。