机械损伤检测传感器的设计

利用磁致弹性效应和电磁感应原理，设计了一种机械损伤检测传感器，详细地描述了传感器激励端和接收端测量电路的设计及传感器的软件设计，并对传感器的影响因素进行了分析.结果表明，该传感器可对凹陷和凿痕两种典型机械损伤进行有效的识别.非线性谐波传感器具有小型化、低噪声、低功耗等优点，可望实现管道机械损伤的在线检测.     

超声波智能清管器信号处理技术研究

超声波智能清管器进行在线管道壁腐蚀缺陷检测时,经常出现误差问题.针对此问题,笔者提出了一种基于快速傅立叶变换和功率谱密度计算的解决方法.并用VC 实现了实时处理,最后对管道壁腐蚀缺陷进行了模拟实验,结果表明这种方法不仅适用于在线管道壁腐蚀缺陷检测,而且能精确测量壁厚.     

管道漏磁在线检测技术

管道是石油和天然气长距离输送的主要方式.漏磁检测技术是管道在线检测的主要方法.介绍了管理道在线漏磁检测系统的研究背景、检测原理以及检测系统的基本结构.为适应大管径管道的检测要求及提高检测精度，利用一阶差分及嵌入式零树编码的方法对管道漏磁检测数据进行压缩，并得到了较为满意的压缩比.研究了基于FPCA和DSP的管道漏磁的线检测系统.应用有限元法分析研究了漏磁信号的特点，应用神经网络及多传感器数据融合技术对管道缺陷进行智能识别.     

基于故障在线估计的可重构机械臂分散容错控制

为了降低可重构机械臂模块关节执行器和传感器故障对其控制性能的影响,提出了一种基于故障在线估计的分散容错控制方法。基于可重构机械臂的模块化属性和Lyapunov稳定性理论,设计了分散自适应滑模观测器以实现执行器和传感器故障的在线自适应估计。同时采用神经网络对子系统非线性项进行逼近和补偿,并结合非奇异快速Terminal滑模思想实现了分散容错控制。最后,采用两种不同构形的三自由度可重构机械臂进行了仿真试验,结果表明,所设计的容错控制方法是有效的。     

用于交流电弧故障检测的间谐波分析方法

针对现有的交流电弧故障检测方法易受某些负载特别是非线性负载的干扰问题,为提高配电线路串、并联电弧故障在线监测的可靠性,依托自主设计的串、并联电弧故障模拟试验装置获取数据并加以分析,本文提出了一种基于信号间谐波特征值的交流电弧故障检测方法.通过该试验装置采集了五类典型负载正常工作和电弧故障两种状态下的电压和电流信号,对滤波后的信号计算其间谐波组的特征值,并对特征值做了进一步的修正,最终给出了阈值区间.该方法检测不同种类的负载可设定统一的判定阈值,且计算量不大,便于实现在线监测.试验数据表明,本方法可有效识别多种负载条件下产生的串、并联电弧故障.     

钢桥面板疲劳裂纹损伤非线性Lamb波检测的数值模拟与试验研究

为有效识别车辆荷载作用下钢桥面板的早期疲劳裂纹，进行钢板疲劳裂纹非线性Lamb波检测的数值模拟和试验研究。基于声接触非线性理论，提出了首波能量、拟声速和非线性参数3个损伤指标。试件同时考虑了孔洞缺陷、宏观裂纹和疲劳裂纹3种类型的缺陷，其中，疲劳扩展裂纹通过疲劳加载试验生成。在三维数值模型中，通过零长度非线性弹簧单元模拟闭合裂纹的“呼吸效应”，以模拟Lamb波与疲劳裂纹的局部非线性相互作用过程；进行了非线性Lamb波步进式扫描，并通过带通滤波器提取了二次谐波响应。研究结果表明：基波能量和拟声速指标对宏观缺陷敏感，而二次谐波能量和非线性参数对疲劳裂纹更敏感，综合3个损伤指标可以同时实现宏观缺陷和疲劳裂纹的识别和定位。     

有机材料热老化损伤非线性超声检测试验研究

针对有机材料热老化评价问题,利用二次谐波非线性效应对有机材料热老化进行检测试验研究. 在考虑基波与二次谐波幅值随频率变化的基础上,提出了一种非线性损伤因子,并将其应用于有机材料热老化损伤评价.对不同热老化有机材料试件进行了非线性超声检测试验. 研究发现:随着热老化时间的增加,其非线性损伤因子呈衰减趋势. 因此,提出的非线性损伤因子可用于有机材料热老化损伤评价.     

基于不完全测量的结构损伤识别研究

自适应序贯非线性最小二乘法是一种新型的损伤识别方法.为了减少结构中传感器的数量,将有限元模型缩聚理论与自适应序贯非线性最小二乘法相结合,用于结构的损伤识别——基于缩聚模型的自适应序贯非线性最小二乘法.为了验证该方法的有效性,对一悬臂梁结构进行了试验研究,研究中考虑了白噪声、正弦、和EL-Centro地震波三种激励下的六种工况.研究结果表明,基于缩聚模型的自适应序贯非线性最小二乘法是一种有效的结构损伤识别方法,根据该方法,只需要使用少量的传感器即可准确地识别出结构中损伤的发生时刻、损伤的程度和位置.     

管道裂纹纵向超声导波检测仿真研究

在纵向超声导波基本原理的基础上,分析了两种纵向模式位移分量随频率的变化而变化的情况,给出了一种梳状对称换能器对管道缺陷的有效检测.数值分析和仿真结果表明,利用纵向超声导波可对有障碍物覆盖的管道,有阻碍物遮挡的管道进行长距离、有效的、省事省时的在线检测,与理论分析相吻合.     

基于神经网络的颜色检测系统的设计

针对目前在线颜色检测系统在速度和精确度上的缺陷,采用光电传感器(photo sen-sor)光电检测技术,结合基于神经网络的模数转换器和嵌入式系统,提出了一种新的检测体系结构.基于该结构设计的颜色检测装置可用于农业科学选种和精加工等行业.     

在役换热器管漏磁内检测传感器设计

根据漏磁检测基本原理,研制了在役换热器管漏磁内检测传感器,包括磁化方式和检测元件的选取等．并在38mm的换热管上进行了详细实验,结果表明该传感器可有效检测出1．6mm的通孔、20％的外壁截面积损失和20％壁厚深度圆锥盲孔．该装置具有检测灵敏度高,性能可靠的优点,有较好的应用前景．     

管道周向励磁漏磁检测ANSYS仿真分析

针对轴向导向的狭窄裂纹、焊缝、机械损伤和腐蚀凹坑等缺陷的检测问题,提出了一种周向励磁检测方法.通过分析周向漏磁检测原理,建立了静态情况下周向磁化器的二维有限元（FE）模型,利用ANSYS有限元分析软件对模型进行仿真分析.仿真结果表明,周向磁化器磁化管壁获得非均匀磁场,磁化器附近的磁场强度最大,两个磁极中心的磁场强度最小,缺陷漏磁信号不仅与缺陷参数有关,还与缺陷距磁极距离的大小有关.该结果证实了周向励磁方法检测轴向缺陷的可行性及开发管道周向励磁漏磁检测工具的实用性.     

传感器布置及结构损伤识别的优化方法

假设测试噪音空间非均匀分布的情况,研究了传感器最优布置问题,提出了针对结构损伤识别的传感器最优布置方法。基于结构损伤演化过程的物理特征,将结构损伤识别问题等价为一个优化问题进行求解,通过采用同步优化策略,避免了结构动力特征方程的求解和动力参数灵敏度的计算。算例分析表明,根据传感器布置方案获得的测试数据以及同步优化模式,能够准确高效地得到存在噪音下的结构损伤位置和损伤程度等损伤识别结果。     

变电站远程巡视系统的无线通信技术

介绍上海地区变电站巡视工作的现状,分析变电站实现远程巡视以及采用无线通信网络的必要性。分析变电站内构建无线网络通信的可行性,通过对几种典型的无线通信技术的比较,提出采用WLAN技术构建变电站内无线通信网络,并设计了变电站远程巡检系统,搭建变电站远程巡检系统的网络架构。以某变电站为例,工程实验结果表明该无线通讯系统效果良好,为变电站远程巡检系统的研发,尤其是新型无线传感器、移动监测终端的数据传输问题研究提供了理论依据。     

基于共面电容传感器的便携式预应力管道灌浆质量检测系统设计

预应力管道灌浆质量事关桥梁安危,因此,提出了一种基于共面电容传感器的预应力管道灌浆质量检测系统,能够检测预应力管道内灌浆分层状况.利用前期推导的平行共面电容传感器半解析方程确定了优化参数的共面电容传感器.基于相邻电容测量原理设计了数据采集单元、数据转换单元.为完善系统,设计了相应的系统控制单元与数据显示单元.依据近似理论,设计了系统验证试验,通过改变玻璃表面液膜厚度,利用设计的检测系统测量电容值变化,将测量结果与COMSOL仿真结果比较并进行误差分析与数据处理,最终完成系统误差评价.实验表明：系统测量平均相对误差9.5%,分辨率达到0.1 mm,能有效分辨预应力管道内灌浆分层情况.此外,检测系统(不包括传感器)尺寸仅为100 mm×80 mm×30 mm,配有便携电源,便于在线检测.本系统能够用于预应力管道灌浆质量检测,且其检测结果准确、可靠,满足工程应用要求.     

Fast Rail Defect Inspection Based on Half-Cycle Power Demodulation Method and FPGA Implementation

In this paper, a fast-speed and real-time online rail inspection method based on half-cycle orthogonal power demodulation algorithm is proposed. For this method, the power characters of detection signal which represent the degree of rail track can be calculated using only half-cycle detection signal because of the symmetry characteristic of detected sine signal and reference signal. The theoretical analysis, simulation results and experiment results show that the demodulation precision of proposed method is almost equal to fast Fourier transform (FFT) demodulation method and orthogonal demodulation method, but has high demodulation efficiency and less FPGA resources cost. A high-speed experiment system based on three coils structured sensor is built for rail inspection experiment at a moving speed of 200 km/h. The experiment results show that proposed method is more effective for rail inspection and the time resolution of proposed method is double of classic method that based on FFT and orthogonal.     

Progress and trend of sensor technology for on-line oil monitoring

Oil monitoring constitutes an important and essential component of condition monitoring technologies and has distinguished advantages in revealing wear, lubrication and friction conditions of tribo-pairs. Newly developed on-line/in-line oil monitoring technologies extend the merits into real-time applications and demonstrate significant benefits in maintenance and management of equipment. This paper comprehensively reviews the progress of on-line/in-line oil monitoring techniques including sensor technologies, their scopes and industrial applications. Based on the existing developments and applications of the sensors for oil quality and wear debris measurements, the trends for future sensor developments are discussed with focuses on accurate, integrated and intelligent features along with exploring a fundamental issue, that is, acquiring the knowledge on degradation mechanisms which has not received sufficient attention until now. Current status of applications of on-line oil monitoring is also reviewed. Although limited reports have been found on this topic, increasing awareness and encouraging progress in on-line monitoring techniques are recognized in applications such as aircraft, shipping, railway, mining, etc. Key fundamental issues for further extending the on-line oil monitoring techniques in industries are proposed and they include long-term reliability of sensors in harsh conditions, and agreement with fault or maintenance determination.     

基于挠度曲率面积差的桥梁结构损伤识别方法

挠度信息是桥梁健康监测的基础数据,能够为桥梁安全状态评价提供可量化的数据。本文通过分析挠度及其一、二阶导数（转角和曲率）之间的关系,提出了一种利用损伤前后荷载挠度曲线的曲率面积差（Area Difference of Curvature, ADk）来识别结构局部刚度损伤的方法。该方法采用测点数量将损伤前后的曲率曲线所围成的面积划分为若干单元,用各单元面积的平方与所有单元面积平方和的比值作为损伤定位参数,该参数的峰值可定位结构损伤位置。作为理论实例,在一座简支T梁桥的有限元模型中设置不同程度（5%~50%）和不同数量的局部刚度损伤,以各单元的曲率面积差为参数,准确定位了桥梁结构损伤位置。同时,对一座有机玻璃模型桥进行了损伤识别试验。结果表明,损伤位置处的曲率面积差远远大于未损伤位置,能够准确定位结构中微小程度的局部刚度损伤,且不同损伤程度下的曲率面积差与损伤程度无关,即使有测量噪声的情况下也能清晰定位出损伤位置。该方法有助于提高桥梁日常安全巡检的效率,量化检测数据,客观化识别结果,推动在实际桥梁工程中的应用。     

去除SPN的小波域自适应FIR滤波修正算法

漏磁检测(MFL)是油气管道在线检测中应用非常成熟的一种无损检测技术.漏磁检测数据通常被无缝管道噪声所污染,而无缝管道噪声在某些情况下可能完全掩没来自某一类型缺陷的漏磁信号,因而极大地降低了管道缺陷的可检测性.本文对小波变换域自适应有限冲激响应(FIR)滤波算法进行修正,提出一种可有效去除漏磁数据中无缝管道噪声(SPN)的修正算法.该算法利用无缝管道噪声和漏磁信号的不同相关特性,可有效去除漏磁数据中相关度高的漏磁信号,从而提高漏磁数据中相关度较小的缺陷信号的可检测性.该修正算法用于实测漏磁数据,所得结果说明该算法具有良好的去噪效果,从而提高了漏磁数据中缺陷信号的可检测性.