基于激光阵列的运行车辆宽度投影轮廓在线测量方法

提出一种基于激光阵列投射与相机相结合的运行车辆宽度投影轮廓在线测量方法,利用龙门架顶端近红外激光器阵列向下垂直投射激光点,激光器阵列左右两侧各布置一台相机,实时拍摄地面上被测运行车辆遮挡后的光斑,通过对地面光斑投射情况的分析,采用图像分割、区域标记算法分割光斑区域,采用区域面积周长约束算法去除干扰区域,进一步采用质心配准算法提取边缘数据,分析计算得出车辆宽度,实现了运行车辆宽度投影轮廓的精确测量。现场测试实验结果表明,所提出的方法对运行车辆宽度投影轮廓的测量误差<1%,平均耗时低于10 s。与传统扫描式红外激光光幕的测量方法相比,所提出的方法具有安装结构简单、测量精度高、响应快、抗环境污染能力强、硬件成本低等优点,可直接应用于高速公路入口、汽车检测站等场景,为未来基于大数据的高速公路车辆管理、车型识别等提供有效技术手段。

电容式高频振动幅值测量方法研究

针对超声疲劳试验中20 kHz以上的高频振动幅值的测量问题,提出一种电容式高频振动幅值测量方法,并构建了基于该方法的测量系统。文中以振动信号处理为主线,设计基于调幅式的振动解调电路,实现传感器信号的高精度解调;设计频率自适应数字滤波器实现解调信号的动态滤波;设计基于Hilbert变换实现数字包络检波器完成振动信号幅值的精确求解。对基于此方法测量系统的精度和测量范围进行了实验验证,实验结果证明,此系统具有较高的精度和较大的测量范围,其精度优于0.3%F.S.,振幅测量范围最大可至100μm,动态频响超过20 kHz。

变面积电涡流传感器带冠叶片振动测量

为实现对各种带冠叶片的振动的非接触式测量,提出一种基于变面积型电涡流传感器的带冠叶片振动测量技术。当转子叶片进行高速旋转时,叶片扫过电涡流传感器,会使感应面积发生变化,后接高速数据采集分析处理系统,将面积变化信号进行处理,从而获得带冠叶片振动参数。在某型汽轮机末级带冠叶片上进行振动试验,试验结果表明变面积型电涡流传感器测振技术可以在转子高速旋转的情况下,准确测量带冠叶片振动情况,得到振动的幅值和频率,可以应用在实际带冠叶片的振动测量中,为转子叶片健康状况评估提供依据。

基于连续小波变换与曲线拟合的油液金属屑末传感信号检测方法

三线圈式电感型传感器是润滑油金属屑末监测的主流传感器,但润滑油中的气泡会使该型传感器产生干扰信号。针对传统的双阈值法存在将气泡干扰信号误检为是金属屑末信号的问题,提出了基于连续小波变换与曲线拟合的信号检测方法。利用金属屑末信号波形与Gaussian1小波相似性高的特点,使用Gaussian1小波对预处理后信号进行连续小波变换(CWT),在小波域使用阈值法过滤干扰信号并对信号波形进行提取,使用高斯牛顿法对提取出的信号波形进行曲线拟合,使用可决系数作为标准对拟合结果进行判断,检测金属屑末信号,去除干扰信号。在内径20 mm传感器上实际测试表明,方法可以准确检测直径150μm以上的球形铁屑末与直径250μm以上的球形铜屑末,准确率分别达到了99%与97%,并可有效去除气泡干扰信号。

电涡流式汽轮机自锁叶片叶尖间隙测量研究

针对汽轮机自锁叶片叶尖间隙的测量要求,提出一种改进的叶尖间隙测量方法,设计了一种适用于汽轮机工作环境的电涡流传感器及其信号处理方法。当自锁叶片旋转时,其围带及锁紧处会交替经过电涡流传感器探头,产生电压信号,通过检测电压信号,应用相应信号处理方法进行处理以获取叶尖间隙。在高速动平衡室使用某型汽轮机末级长叶片进行实验对方法进行验证,实验结果表明所述改进的叶尖间隙测量方法在汽轮机自锁叶片的叶尖间隙测量中是可行的,可测量转速达到3000 r/min,整圈叶片个数达60个的自锁叶片叶尖间隙。

基于嵌入式的汽轮机叶片监测系统设计与实现

针对目前对汽轮机叶片运行状况难以检测现状,通过对叶片健康监测需求进行分析,设计并实现了基于嵌入式的汽轮机叶片健康监测系统。采用ARM和FPGA相结合的方案,使用了CAN和TCP/IP通讯协议,同时对汽轮机叶片的间隙、振动和温度参数进行实时采集分析和存储,并通过上位机进行实时状态显示,同时将数据存入数据库中。测试结果表明,该系统能实时、不间断地对汽轮机叶片进行监测;可以在1秒内快速、准确检测出故障信号并进行预警;具有良好的人机交互性。

激光反射测微小振动的纳伏级信号采集系统

噪声是影响微小振动测量系统准确度的因素之一,为了降低测量微小振动的噪声,设计了一个测量纳伏级信号的采集系统。该系统的传感器输出为纳伏级信号,极易被噪声淹没,因此将系统传感器输出的纳伏级信号经过跨阻放大电路和低通滤波电路去除传感过程引入的噪声,再由单端转差分和模数转换电路将其转换成数字信号,输入至STM32F407ZGT6进行并行处理、滤波和计算,消除硬件电路引入的噪声,从而准确提取微小振动的幅值信息,并最终通过串口通信上传至上位机进行存储和显示。利用压电陶瓷振动台对系统性能进行实验测试,对振幅为50μm,频率为10 Hz的单频正弦振动信号,系统的测量精度达2‰。该系统可实现短距离微米级振动的快速非接触测量,可应用于航空、海洋等多个领域。

基于激光干涉的可调圆形尾喷管喉部面积标定方法研究

航空发动机可调尾喷管喉部面积直接影响其气动性能,传统上使用内径千分尺测量喉部尺寸,存在效率低下、喷口密封片下垂影响测量精度等问题。因此,提出一种基于激光干涉的可调圆形尾喷管喉部面积标定方法,设计激光干涉光路内置的同轴式长度测量结构,采用压力传感器实时反馈实现推力自适应控制,利用喉部尺寸测量数据计算喉部多边形面积,基于最小二乘法建立喉部面积与发动机控制信号之间的关联模型,实现喉部面积快速标定。试验结果证明,研制系统的尺寸测量精度为41μm,建立面积标定模型的拟合优度为0.98147,具有操作简捷、快速的特点,满足航空发动机测试需求。

基于RMS的旋转叶片叶尖间隙信号处理方法

针对航空发动机旋转叶片叶尖间隙测量系统的信号处理和实时检测需求,该文提出了一种基于RMS的叶尖间隙信号处理方法。利用AD536A芯片设计了一种求信号RMS值转换电路,计算得到叶尖间隙信号的RMS值,并采用叶尖间隙信号的RMS值计算获得叶尖间隙值。搭建了一套基于该方法的电容式叶尖间隙测量系统进行测试验证,理论推导并利用试验数据验证了基于RMS的叶尖间隙测量模型。试验结果表明该方法可以实现对叶尖间隙的高精度实时在线测量,提高测量系统效率。