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。

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。

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。

激光测振仪在火炮后坐位移测试中的应用

后坐位移是火炮设计中的一个重要参数。本文介绍了一种激光测振仪测量火炮后坐位移的测量方法,以某火炮为试验对象,得到水平射击条件下后坐位移的运动曲线,三组试验数据的最大位移分别为-29.9mm、-30.23mm、-29.47mm。结果表明:该方法对于火炮后座位移的测量具较高实用性。

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.

激光多普勒测振技术在农产品品质检测中的应用

准确检测农产品品质,可以为采后保存、分期销售、预测产品货架期以及产品分级提供可靠的依据。激光多普勒测振技术基于多普勒效应测量从振动物体表面散射回来的光所产生的频移,具有灵敏度高、非接触性测量、不破坏物体振动等优点,可通过测量农产品的振动特性实现对农产品品质的无损检测。论述了激光多普勒测振技术的进展、原理及其在农产品品质无损检测中的应用。

激光多普勒测振仪对激光陀螺动态特性测试分析

为了研究激光陀螺动态响应的幅频特性,提出了一种利用激光多普勒测振仪对激光陀螺幅频特性测试的方法。由于激光陀螺角振动测量属于接触式测量,测量结果易受被测物体振动频率的影响,因此对其幅频特性的研究具有重要意义。实验中利用压电式角振动台产生正弦激励信号,通过比较激光陀螺和激光多普勒测振仪对角振动台角振幅的测量值,得到激光陀螺幅频特性曲线。实验结果表明:在角振动频率低于300 Hz时,激光陀螺测量值准确;角振动频率较高时,由于机械结构传递特性影响将导致激光陀螺对角振动台振幅测量失真。

基于激光多普勒技术的三维扫描测振研究

振动测量是现代工程技术中重要的检测和分析手段,振动测量的设备从接触式发展到非接触式,从单点测量发展到面扫描测量、三维方向振动测量,进而提出了三维扫描振动测量。提出一种三维扫描振动测量的方法及系统解决方案。该系统由3台单点LDV、3套振镜、2套视频采集系统组成。通过视频采集系统和振镜马达可闭环控制激光光点在前方被测表面的扫描,扫描过程中3套单维激光测振仪的光束聚集于一点,实现某点的三维振动精密测量,控制振镜马达的转动,可扫描整个面上的三维振动信息。

车载多普勒测风激光雷达系统的隔振设计

为了防止车载多普勒测风激光雷达运动过程中振动对系统的不良影响,保证系统测量的稳定性和精度,对车载测风激光雷达中的机柜和光学平台进行隔振设计。选用IDC公司SB型和M型金属钢丝绳隔振器分别作为机柜和光学平台的隔振器并合理布置,通过计算可得峰值响应频率都小于干扰频率,冲击位移小于隔振器最大形变量,通过隔振效率和干扰频率的关系曲线图发现隔振效率达80%以上。最后,通过隔振前后激光雷达锁频实验效果对比可以看出隔振系统安装后锁频效果有了显著提升,通过运动中测量的1 km高度径向风速正弦曲线拟合进一步验证了在运动测量中隔振设计的可靠性。

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。

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。

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。

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。

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。

利用多普勒原理测量微机电系统中微结构的动态特性

介绍了将显微扫描激光多普勒测振仪与基础激振法相结合的微结构动态特性的非接触无损测量方法、扫描激光多普勒测振仪的工作原理、设计的基础激振器及其驱动信号,并给出典型微结构——微悬臂梁的测量结果。测量结果与理论计算及有限元仿真结果相符,验证了该方法的有效性。