基于分形和小波包理论的滚动轴承故障诊断

为了提高滚动轴承故障分形诊断的准确性,利用仿真信号对不同数据长度和不同信噪比下信号的盒维数和关联维数的差异进行对比,发现两种分形维对不同信号具有不同适应性;利用基于小波包分解能量图的特征信号强化技术,突出含噪轴承振动信号的故障信息特征,并对消噪前后振动信号盒维数进行计算和对比。分析结果表明,分形盒维数比关联维数更适用于分析含噪较重的信号;滚动轴承故障振动信号盒维数小于正常信号盒维数;相比原始信号,经小波包提取后不同类型故障振动信号的盒维数区分更为明显,诊断结果更加准确直观。     

关联维数快速算法在LabVIEW中的实现

研究关联维数的快速算法,并根据这一算法编写了基于LabVIEW的关联维数计算软件.软件综合了数据采集、信号降噪和维数计算三种功能,通过实验验证,软件可信度高.     

脑电Alpha波的混沌关联维数分析

通过研究了静息状态下枕部Alpha波信号的混沌关联维数的特征,在采集了被试的Alpha波信号后,分别采用互信息量法,伪最近邻域法和关联积分方法依次求得时间延迟τ,嵌入维数m和关联维数D2.结果显示枕部的Alpha波关联维数在睁眼时均值4.7,闭眼时均值4.2,二者有显著的差别(p<0.01).实验表明,在闭眼时视觉输入被阻断,大脑处于自治状态,脑电复杂程度下降,而睁眼时复杂程度较高.     

采用小波方法计算关联维数

研究了关联维数的计算 ,对于周期信号上叠加微弱信号的情况 ,采用小波分解的方法 ,计算关联维数 ,提高了微弱信号关联维数的计算精度     

基于小波包与关联维数的阀片故障诊断

结合了小波包降噪和关联维数对某往复压缩机阀片故障做了定量识别。实测阀片在正常和磨损两种工况下的振动信号,用小波包对信号进行降噪处理后,用改进的关联维数算法分别计算两个信号的关联维数。实例表明:小波包降噪能明显地滤除噪声,阀片在正常和磨损两种工况下的关联维数明显不同,关联维数可作为阀片故障特征的定量提取。     

分形特征在湿式离合器磨合状态预测中的运用

针对湿式离合器试验过程中磨合状态的预测问题,提出利用摩擦转矩信号分形特征来预测和评价磨合状态的新方法.首先,分别阐述了摩擦转矩信号盒子维数和关联维数的计算方法;然后,在湿式离合器试验台上提取了磨合试验的摩擦转矩信号,并对信号进行了自相似性分析;最后,应用盒子维数和关联维数分别对摩擦转矩信号进行了分形研究.分析结果表明:盒子维数和关联维数都能定量描述试验过程中摩擦转矩信号的分形特征,随着磨合次数的增加,摩擦转矩信号的盒子维数和关联维数的波动范围都逐渐减小,并且最终收敛于较小的波动范围.因此,利用试验中摩擦转矩信号的分形特征能够在不开箱条件下定量地预测和评价湿式离合器的磨合状态.     

铣削过程中振动信号的关联维特征

采用关联维数定量刻画铣削过程中的不同工作状态的振动特征,估计出已加工表面的粗糙度.在计算关联维数中,对选择嵌入维数和延迟时间提出了一种改进的G-P算法,求解出在不同主轴转速、不同进给速度、不同切削深度的切削用量下铣削振动信号的关联维数.研究表明:在不同切削状态下,工件的振动信号的关联维数不同;且随着工件振动信号关联维数的增加,加工表面粗糙度也随之增加.因此,关联维数可以作为识别已加工表面粗糙度的特征量.     

基于AR高阶谱及其关联维数分析的减压阀故障诊断

为了识别减压阀的工作状态,建立了减压阀不同工作状态采集信号的时间序列AR模型,绘制了AR三谱、双谱及其切片谱图,计算了各切片谱的关联维数,综合分析了不同工作状态系统的谱图及关联维数变化。分析结果表明,AR三谱、双谱、各切片谱及其关联维数各自对工作状态变化的敏感性不同,双谱对角切片的关联维数、三谱及其切片谱对工作状态变化较敏感,更适合用于减压阀故障诊断,同时AR三谱、双谱的一维切片谱及其关联维数在反映系统动力学特性方面分别存在对应关系,可以将切片谱和关联维数相结合对减压阀进行故障诊断分析。     

基于关联维数的滚动轴承故障诊断的研究

针对滚动轴承系统产生的非线性振动信号的特点,提出用关联维数来描述轴承振动信号的工作状态,进而对其进行故障诊断的方法。同时详细讨论了关联维数的计算方法,并对由轴承系统产生的非线性振动信号进行了关联维数的定量计算。实验表明,滚动轴承不同工作状态由不同的动力学机理产生,其关联维数明显不同。以关联维数作为滚动轴承的工作状态监测的依据,可以为提高滚动轴承故障诊断的准确率提供了一种有效的新方法。     

基于车用发动机振动信号的状态参数研究

利用分形的特征参数——关联维数来表征发动机振动信号的分形性质。对多组不同状态的振动序列运用相空间重构法进行处理,计算出不同状态的关联维数,并探讨了关联维数与运行状态之间的内在联系,同时结合燃料敲缸系数、机械敲缸系数进一步判断发动机的运行状态,及时发现运行状态中的异常变化。实验结果表明,关联维数能定量评估发动机的状态演化,敏感地反应发动机的运行状态。     

ECT图像重建正则化参数选取新方法

电容层析成像图像重建是一不适定反问题。此种情况下，仅使用最小二乘法不能保证获得满意的介质分布图像重建结果，因此广泛使用TIkhonov正则化算法来产生适当的解。正则化参数的合适选取对图像重建至关重要，其对重建质量和计算时间都有影响。本文提出了一种基于最平坦斜率的Tikhonov正则化参数选择方法，并针对2种典型介质分布，将基于此方法计算的正则化参数同L-曲线法在电容测量数据无噪声和施加噪声情况下的图像重建结果进行了比较。     

声学法炉内温度场与速度场协同测量方法研究

实时监测炉内燃烧温度场和烟气速度场是保证锅炉安全、经济运行的重要手段,声学法测物理场被认为是一种非侵入性和有效的测量方法。本文提出了一种基于声波法的炉内温度场和烟气速度场的协同测量新方法,建立了基于径向基函数的多物理场重建模型,采用Tikhonov正则化算法求解不适定问题,同时考虑了声波的折射效应对物理场的重建影响。采用典型的炉内物理场模型进行了数值模拟,模拟结果表明,本文方法能够很好的协同重建温度场和速度场。当考虑声线弯曲时能够显著提高各物理场的重建质量。算法具有较好的适应性和良好的抗噪性能,重建精度较高,标准均方根误差在10%以下。模拟实验平均计算时间为31.4 s,可保证炉内声学测量的实时性。声学法协同测量多物理场可为优化炉膛燃烧过程提供依据。     

Ultrasonic tomography based temperature distribution measurement method

The temperature distribution information plays an important role in industrial applications. Owing to the advantages such as non-intrusive sensing and low cost, the ultrasonic tomography (UT) is considered to be a promising method for temperature field visualization. The ultrasonic time-of-flight (TOF) measurement and the reconstruction algorithm are crucial for practical applications of the UT measurement. In this paper, a dual-threshold measurement method is proposed to ensure a high-quality TOF measurement. In view of the inaccurate nature of the reconstruction model and TOF data, a new reconstruction method that integrates the advantages of the Tikhonov regularization method and the least squares support vector machine (LSSVM) is proposed to improve the reconstruction quality. The experimental results were compared against thermocouple measurements and the results show that the temperature distribution can be reconstructed with the error of 1.3%, which validates the feasibility and effectiveness of the proposed Tikhonov-LSSVM reconstruction algorithm.     

一个基于Quantile估计的电容层析成像图像重建算法

电容层析成像图像重建是一个典型的病态问题,它的解是不稳定的。为了获得有意义的重建结果,能够保证解的稳定性而又能提高重建图像质量的方法应该被采用。本文提出了一个新的电容层析成像图像重建算法。在分析标准Tikhonov正则法的基础上,针对ECT逆问题的病态特点利用Quantile估计和加权l_p范数构建扩展的目标泛函,将图像重建问题转化为一个最优化问题;在此基础上用Newton法求解该泛函。数值实验表明该算法是可行的,能够有效克服ECT图像重建的数值不稳定性。就本文所考察的重建对象而言,该法所重建图像的空间分辨率得到了提高。而且该算法计算直接、无需任何复杂的技巧,从而为ECT图像重建提供了一种有效的方法。     

光栅单色仪中光谱重建的影响因素分析

针对一种以Ⅳ型全息凹面光栅为核心元件的单色仪,为了保证仪器的光谱重建精度以提高波长准确性,通过频谱计算和理论推导对光谱重建过程中的抽样间距、光谱半高宽、探测器的光敏单元宽度和灵敏度常数等影响因素进行了分析,讨论了它们的取值关系对系统能否满足抽样定理的影响,得到了抽样间距与光敏单元宽度的合理取值区域,并应用在该型单色仪的设计实例中,为同类结构的单色仪提供了准确重建光谱的思路与方法。     

基于改进正则法的ECT图像重建算法

电容层析成像图像重建是一个典型的病态问题,其解是不稳定的。为获得良好的重建效果,需要采用既保证解的稳定性且又能提高重建图像质量的算法。本文提出了一种新的图像重建算法。在分析标准Tikhonov正则法的基础上,针对ECT逆问题的病态性进行改进,并推导出两步图像重建算法：第一步利用标准Tikhonov正则法的计算值获得权矩阵的估计;第二步采用本文所推导的改进Tikhonov正则法获得最终的重建图像。数值实验表明,该算法所获得的图像重建质量得到了明显的提高,且该算法无需迭代,保证了算法实时性。     

基于两步迭代TV正则化的电阻抗图像重建算法

针对电阻抗层析成像(electrical impedance tomography,EIT)逆问题求解的欠定性和病态性,克服传统基于L2范数的Tikhonov正则化对介质边界的模糊效应,提出一种基于两步迭代的正则化图像重建算法.该算法采用具有良好保边性的总变差(total variation,TV)正则化函数,利用两步迭代法引入TV去噪算子,达到解的双重正则化效果.与传统最小二乘迭代算法、TV相关迭代算法相比,不仅保证了逆问题求解的稳定性,而且进一步提高了非连续分布介质区域成像的分辨能力,具有较好的成像精度.     

基于群稀疏系数估计的图像重构算法

基于稀疏表示的图像先验信息模型被广泛用于实现图像的重构中。针对稀疏表示中字典选择与系数估计的关键问题,提出了基于稀疏表示与非局部自相似性相结合的图像重构方法。首先通过欧氏距离的块匹配寻找相似图像块,并利用左右字典分别对相似图像块集合进行局部稀疏与非局部稀疏表示,以获得更稀疏准确的稀疏表示系数。进一步针对传统阈值收缩法对稀疏系数估计精度不足的问题,利用伯格曼迭代算法快速有效地求解重构模型,并采用线性最小均方误差估计准则(LMMSE)实现稀疏系数的估计,以保证对包含图像纹理细节信息的小系数的精确估计。实验结果表明,本文方法不仅在PSNR等客观指标上达到了目前先进水平,而且重构后图像拥有更为丰富的细节信息,整体视觉效果更加清晰。     

Reliability of reconstructed beta-orientation maps in titanium alloys

This paper demonstrates that parent beta-orientation maps of titanium alloys can reliably be reconstructed from inherited alpha maps in most cases. Important aspects of the calculation that ensure an accurate determination of the parent orientation as well as a reliable restitution of the beta boundaries are discussed. The limits of the reconstruction method, according to the inherited alpha microstructure are also pointed out. Finally, the method is applied to a beta metastable titanium alloy, which contained enough retained beta phase so that its orientation could be measured by EBSD. The comparison between the measured and the reconstructed beta maps shows the efficiency of the method.     

逆向工程中基于几何约束的汽车零部件模型重建

结合汽车变速籀、发动机零部件的精密测量和数字建模，考虑零部件实物模型中的隐含约束关系，提出了基于几何约束的模型重建和优化求解方法。该方法把约束按照优先等级顺序添加到约束图中，应用自由度分析法建立协调的约束系统，把复杂约束问题分解为约束子问题进行求解。将该方法应用于变速箱零部件模型重建中，所得到的几何模型较好地反映了原始设计意图，满足产品装配精度要求。