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。

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。

基于双声光移频器的外差式激光多普勒测振计

分析了单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计中声光移频器驱动信号的频率稳定性和信号功率对待测振动信号的影响.为了降低声光移频器驱动信号频率漂移的影响,提出双声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计,并基于直接数字频率合成技术,以相位噪音低、初始相位可控的芯片AD9912为核心器件,完成了声光移频器驱动信号生成及处理模块的设计.开展了双声光移频器组成的外差式激光多普勒测振计的振动测量实验,结果表明,驱动信号生成装置可以驱动声光移频器正常工作,且测振计的本底噪音在0～10kHz频带范围内呈现平坦分布,0～1kHz频段内噪音得到明显抑制,较单声光移频器构成的外差式激光多普勒测振计有显著改善.

激光多普勒测振计信号采集和处理系统设计

为实现激光-水声浅海地形遥感探测中,激光多普勒测振计的数据采集和处理,解决数据采集处理中采样率低、人机界面操作不便、在线处理不及时、采样通道数目少等问题,设计了一种可视化的信号采集和处理系统。借助VC++编程技术,对PCI5616数据采集卡进行了二次开发,实现了激光多普勒测振计输出信号的采集、实时显示、保存以及在线处理。实验表明,该信号采集处理系统能满足实际水面测量的工作需求,有效实现了激光多普勒测振计输出信号的实时采集与处理,并具有操作灵活、实时性强、集成度高等特点。

恒速直线连续面扫描激光多普勒测振方法

介绍了一种恒速直线面扫描方式下的连续扫描激光多普勒测振(Continuous scanning laser Doppler vibrometry,CSLDV)方法。该方法在扫描多普勒测振系统的基础上,通过控制激光头两个相互垂直的扫描镜连续恒速运动实现激光点在被测平面连续扫描测试。本文阐述了恒速直线面扫描连续激光多普勒测振的基本理论,以及测试信号处理过程中的延迟去除和振型解调中的滤波器选择、坐标变换等内容,并以平板结构为例完成了连续激光多普勒测振实验及数据分析方法的验证,采用最小化虚部振型的方法解调了测试工作变形。结果表明,由恒速直线面扫描测试获得的工作变形与相应模态振型十分接近,可以作为空间分辨率很高的振型测试数据。连续扫描激光多普勒测振技术是一种高分辨率振型测试的高效方法,具有十分重要的应用价值。

基于FPGA的多普勒测振计信号采集与处理系统设计

为了实现激光水声浅海地形遥感探测中水声信号的实时解调与处理,设计了一种基于FPGA的激光多普勒测振计信号采集与处理系统。以CycloneⅡ系列FPGA为核心控制模块,结合ADS1174模数转换芯片、DAC8551数模转换芯片和MAX3232收发芯片,实现了高速数据采集和串口通信。该信号采集系统具有性能可靠、实时性强、集成度高、扩展灵活等特点,并且通过试验验证了其功能的正确性。

激光多普勒测振技术测量动脉硬度心血管疾病

2019年1月15日,IMEC由Roel Baets领导的研究小组发布了一种激光多普勒振动测量系统(LDV)原型机,主要用于测量动脉硬度。

显微式激光多普勒测振系统的开发与应用

提出了一种显微式的激光多普勒测振系统。该系统基于激光多普勒测振原理,综合运用激光外差干涉技术和显微缩束技术,结合电路解调功能实现模拟信号的解调,通过数据采集及算法处理,实现振动信号的波形显示及结果分析。通过与BK-4527型传感器的对比试验表明,该显微测振系统可以很好地实现精确测量。同时,该系统可实现对微机电系统的振动测试和位置定位,弥补了传统激光多普勒测振系统无法测量微小物体振动的缺陷,具有良好的应用前景。

激光多普勒测振技术在农产品品质检测中的应用研究

农产品品质检测是保证农产品检测工作中的重要组成部分,在农产品分级、农产品销售以及管理过程中存在重要影响。激光多普勒测振技术以其所具有的高灵敏度、无损伤性在农产品品质检测中得到有效应用。基于此,本文从激光多普勒测针技术的相关概述出发,结合实际,就其在农产品品质检测中的应用进行了简要分析,以供参考。

激光多普勒测振啁啾噪声分析及其抑制方法

根据外差激光多普勒测振过程的物理原理,分析了其在目标存在低频高速运动情况下测量高频低速振动的过程。在这一过程中,因杂散光而产生的测量噪声表现出啁啾特性,该研究还阐明了这种噪声的影响和表现形式、特点。针对此啁啾噪声,提出了一种微分预处理解调方法,理论分析表明这种解调方法有明显的啁啾噪声抑制效果,并进一步进行了仿真和实验验证。搭建了存在杂散光的外差激光多普勒测振系统,对目标振动进行了测量,分别通过常规解调方法和微分预处理解调方法进行解调,实验结果验证了啁啾噪声的存在和微分预处理解调方法抑制啁啾噪声的有效性,该方法可使啁啾噪声功率下降约81.8%,可有效降低杂散光对测量结果的影响。

基于激光多普勒测振的混凝土损伤量化评价研究

为了实现混凝土内部损伤的无损检测与量化评价,本文采用PDV-100激光多普勒测振系统对不同混凝土强度等级、不同损伤(内部空洞、裂损)的混凝土结构试样开展室内常时微动检测基础试验,分析损伤前后基频变化情况.结果表明:混凝土结构试样基频与混凝土强度等级呈正比关系,与内部空洞直径及内部裂缝长度之间呈反比关系,基频变化率与混凝土强度等级呈反比关系,与内部空洞直径及内部裂缝长度之间呈正比关系,表明基于常时微动检测的基频值可量化分析混凝土结构的混凝土强度等级及损伤程度的变化规律.为此引入基频损伤度的量化指标,实现混凝土结构物损伤状况量化评价,进一步验证了激光多普勒测振技术应用于混凝土结构无损检测方面的有效性.

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。

基于连续正弦速度扫描方式的激光多普勒测振技术

本文针对逐点扫描激光多普勒非接触测振技术只能进行离散空间域振动测试的缺陷,研究了基于连续正弦速度扫描方式的激光多普勒测振新技术,实现了连续空间域的振动测试。并以简支梁为测试对象,进行了实验验证。实验结果表明:应用连续扫描激光多普勒测振技术与扫描激光多普勒测振技术获取的模态振型匹配一致,而且前者在测试时间、测试数据量及空间分辨率上都优于后者。

基于振型邓氏相关系数组合指标的桥梁支座脱空检测研究

桥梁支座作为连接梁式桥上下部结构的纽带,发挥着传递力与位移的作用。桥梁支座脱空会给桥梁运营带来安全隐患。研究通过激光多普勒仪,在多种桥梁支座脱空工况下,对室内简支梁板桥进行模态测试,获取了梁板在不同工况下的自振频率和振型信息,引入灰度系统关联度理论,检验了振型邓氏相关系数组合指标在桥梁支座脱空检测中的有效性。结果显示该指标能较好地识别出外侧的支座脱空,为现场桥梁支座脱空检测提供理论支撑,结果以期为类似工程提供参考。

基于振型差值组合指标的桥梁钢托座脱空检测研究

梁式桥梁是我国公路桥梁的重要组成部分。对于具有传递桥梁上部结构力和位移作用的桥梁钢托座,当其发生脱空时会导致梁桥支承边界条件的改变,影响桥梁的正常状态。随着模态测试技术和计算机技术的发展,极大促进了动力学测量法的发展,从动力参数构建脱空敏感的动力指标,引入非接触式测试方法,对于促进桥梁钢托座脱空的检测定位具有较大的研究价值。研究在多种脱空工况下,利用激光多普勒测振技术对室内梁桥模型开展模态测试,并结合数值模拟检验了振型差值组合指标在桥梁钢托座脱空检测定位中的有效性,结果显示该指标能较好地识别出外侧的钢托座脱空。本文的研究可以为现场桥梁钢托座脱空的检测提供理论支撑。

瞳面干涉激光多普勒测振

提出并实现了一套基于瞳面干涉和小波变换的零差激光测振系统,提高了多普勒信号的质量和信号处理精度。该系统将瞳面干涉技术引入到激光多普勒测振中,克服了像面干涉测振光路中复杂振动引起的探测光斑相对探测器偏移的现象,抑制了漂移引起的多普勒信号被调制的现象。在振动信息提取环节,采用小波脊提取算法提取信号瞬时频率,进而解算得到振动速度。将标准振动台作为振动源,磁电式速度传感器作为测量参考,通过测速与测振实验对系统性能进行验证。实验表明,所设计的系统对振动物体速度的测量与磁电式速度传感器具有一致性,对不同简谐振动参数的测量相对误差均在1.5%以内。

基于希尔伯特变化的微小振动激光多普勒信号处理

为了实现对固体目标微小振动参数的测量,建立了微小振动的激光多普勒信号模型。采用希尔伯特数字运算,将激光多普勒振动信号的即时信号采样转化为信号的谱采样。通过频谱计算得到每个振动周期中瞬时频率的平均数,应用差值采样序列积分计算得到振动频率,最后根据振动信号频率变化与振幅的关系得到振幅。采用希尔伯特方法对实验测试结果进行处理验证,并分析了误差来源。实验结果表明:实验测量目标的振动振幅约为1.85×10-4m,转动的圆频率约为170 Hz。因此,应用希尔伯特变换方法处理测量的目标微小振动信号,获取目标运动的参数是可行的。

LDV对典型电工材料表面非接触振动检测的有效性分析

为实现对电力设备表面振动的远距离测量,搭建1550 nm收发一体的全光纤激光多普勒测振仪(laser Doppler vibrometer,LDV)系统.加工不同电工材料(铁、铝合金、铜、铝、硅橡胶、高强陶瓷)表面试样,通过电磁振动台对不同距离试样施加频率为0.05~2.00 kHz的机械振动,使用研制的LDV系统对不同电工材料表面振动测量的频响特性和距离特性进行对比分析,以探究LDV技术在典型电工材料非接触振动测量的有效性.试验结果表明,所搭建的LDV系统能够在3 m的安全工作距离内,实现对不同电工材料表面在典型设备运行工况下的振动波形采集.LDV系统对除硅橡胶和铁以外的4种电工材料均有良好的振动测试效果,并且对铝合金及铝材料能够实现3~10 m的距离响应.

非接触式应急监测技术在震区高位危岩崩塌边坡中的应用研究

边坡高位危岩崩塌是内部岩体微小破裂不断发生,由量变引起质变,具有突发性、不确定性和未知性,地震多发区边坡高位危岩的稳定问题尤为突出。无人机和激光多普勒测振技术具有远程无接触、低成本、广覆盖的监测能力,针对地震多发区边坡高位危岩监测需求,提出了基于无人机视觉和固振频率的方法进行表面变形和内在损伤的监测,结果表明,该非接触式协同监测技术实现对边坡高位危岩的表面变形与内部损伤的监测,达到亚毫米级和亚分钟级响应要求,为边坡高位危岩应急监测提供了一种新的非接触式监测方法。

非接触式测振技术最新进展及应用——2016非接触式激光测振国际会议评述

非接触式测振技术以其在振动测量方面优良的特性,越来越受到广泛关注。本文介绍了2016年第十二届非接触式激光测振会议的主要内容。会议分为测量技术领域和应用领域两大类,涉及的内容包括全场干涉测量、激光多普勒测振技术、叶尖定时测量及其传感器等。同时介绍了其他非接触式测振技术的最新应用。