介绍了故障预测与健康管理技术（PHM）基本概念与内涵,回顾了国外飞机发动机、固定翼飞机、直升机、航天飞行器、舰船、车辆和轨道交通等设备PHM技术发展历程及发展现状,分析了我国PHM技术的发展现状及存在的问题,预测了未来发展方向和应用领域。梳理了故障预测与健康管理技术体系架构,介绍了故障模型、状态监测、数据处理、综合诊断、健康管理...
针对航天器电源系统部件耦合性强且工作状态变化引起系统故障诊断准确度低的问题,提出采用一种将变量权重与主元分析相结合的变权重分层主元分析方法（VW-HPCA）用于航天电源系统的故障诊断。变权重分层主元分析方法,采用＂全局＋多分块＂分层主元分析结构,融合基于系统故障传播知识的权重分配矩阵,其中,全局主元模型用于辨识电源系统不同的工作...
基于信息技术进行星载设备的异常检测始终是空间任务安全性、可靠性领域最重要的主题。传统航天器异常检测方法的知识和模型很难自动化构建,而纯数据驱动方法会忽略系统设计知识和遥测数据本身的特性,造成先验知识的浪费。针对这些问题,提出一种基于遥测数据相关性的航天器异常检测方法。首先,给出遥测数据相关性的定义,结合量子卫星任务实例,对...
基于声发射（AE）技术的飞机结构件疲劳裂纹检测是飞机健康状态识别的一种有效方法。由于声发射信号的瞬态性、不确定性、微弱性和易受机电干扰性,使声发射检测技术很大程度上已演变成信号处理问题,目前多数研究报道的是单源声发射信号的降噪处理。然而,在实际应用中,不仅结构件出现疲劳裂纹时会产生AE信号,而且紧耦合的结构体之间也会因冲击载...
针对高可靠、长寿命、小样本的机载燃油泵剩余寿命预测问题,提出了一种基于自适应差分变异的狼群支持向量机（ADEGWO-SVM）组合寿命预测方法。首先,搭建了一个机载燃油泵寿命试验平台,监测其电应力载荷下的出口压力信号,应用小波包滤波的方法对原始压力信号进行降噪处理,提取压力均值信号作为燃油泵性能退化特征,接着利用自相关分析的方法进行特...
针对共载系统在部件服从退化失效情况下的系统寿命预测问题,在首达时间的意义下,提出了一种基于随机退化建模的共载系统寿命预测方法。采用Wiener过程对部件退化的各个阶段进行建模,并将模型中退化速率分为固有退化速率和载荷影响两部分,给出了相应的参数估计方法。而后将系统寿命分布推导看作其反问题,通过研究系统中各部件逐一失效下的系统可...
针对退化建模中广泛采用的非线性维纳过程难以得到失效时间分布精确表达式的问题,提出了一种新的非线性维纳过程退化建模与失效分析方法。首先,运用HP（Hodrick-Prescott）滤波提取退化数据的长期趋势;其次,从理论上说明对数变换消除非线性异方差的可行性;然后,提出非线性维纳过程二步估计方法,利用最小二乘法进行确定性漂移趋势的参数估计,利用...
针对板级焊点故障数据繁杂、退化特征不明显、缺乏有效特征提取与预测方法的问题,搭建了板级焊点可靠性评估试验台,提出利用多特征参数融合的特征提取方法和灰色模型的故障预测方法。首先,对电子组件焊点的电阻变化数据进行时域特征参数的相关性分析实现多特征的聚类;其次,利用灵敏度和显著度对不同类别的时域统计特征进行度量,以此计算参数融合...
地磁场绝对测量是获取地磁基本场及其长期变化的基本手段,也是矫正地磁相对记录的基准。地磁偏角倾角绝对观测是地磁场要素绝对值测定的重要组成。目前,典型的地磁偏角倾角绝测量仪器为磁通门经纬仪,但该类设备采用人工测量方式,自动化的磁通门经纬仪仍停留在样机研制和应用发展阶段,极大地限制了地磁场测量精度和空间分辨率的提高。梳理和总结...
为了获取多分量的地磁场信息,设计了基于OVERHAUSER效应磁探头的矢量磁场测量仪。首先详细阐述矢量磁场测量的工作原理,分析磁偏角、磁倾角与总强度的几何关系,确定一组正交偏置线圈的磁轴方向和一个测量周期所得测量数据的数学关系;然后分析正交偏置球形线圈的均匀区和偏置磁场的幅度对研制测量仪的噪声影响。为验证理论分析,在地磁台站对研制...
电容式微机械超声传感器（CMUT）自出现以来,因其频谱宽、分辨率高、声阻抗匹配好等优势,在超声成像领域大有取代传统压电式传感器的趋势。围绕CMUT最主要的两种制造工艺方法,重点简述了表面微加工技术和晶圆键合技术的基本方法、工艺材料、薄膜形成等相关概念,并介绍了基于这两种方法加工制造CMUT的基本流程。从表面微加工方法中薄膜的沉积材料...
为了改善热电式微机电系统（MEMS）微波功率传感器的综合性能,首先对负载电阻至热电堆的距离、热偶长度、热偶数目建立灵敏度、噪声系数和时间常数的理论解析模型。根据理论解析模型,分析得到了时间常数、噪声系数对于灵敏度的制约作用。然后基于拉格朗日乘数法建立了在特定噪声系数、时间常数限制下的灵敏度优化解析模型。最终,依据所建立的灵...
荷电状态（SOC）和健康状态（SOH）估计是锂离子电池管理系统的关键技术。针对SOH退化情况下电池模型参数和容量参数发生改变影响SOC长期估计性能的问题,提出了基于多时间尺度的锂离子电池SOC-SOH联合估计方法。建立多时间尺度状态空间方程,构建SOC-SOH与电池模型参数间多维度空间插值曲面,基于无迹粒子滤波算法实现锂离子电池状态联合估计。根...
工作在深海的海底电磁采集站,同步记录了海底微弱的天然和人工源电场和磁场信号。由于海洋环境复杂多变,海上作业难度高风险大,电磁数据的质量具有较强的不确定性。为了保证后期数据反演的准确性,需要在船上现场评估海底电磁采集站采集的数据质量,判断电场传感器、磁场传感器、采集仪工作是否正常,确定此次采集的有效性,并预判是否可以进行下一...
热生长氧化物（TGO）的厚度及形貌是影响热障涂层热应力的关键因素。首先开展了电子束物理气相沉积（EB-PVD）热障涂层1 050℃恒温氧化实验,采用聚焦离子束-扫描电子显微镜（FIB-SEM）实现了EB-PVD热障涂层三维成像,获得了576幅热障涂层高温氧化48 h后的SEM图像;其次,通过EB-PVD热障涂层三维结构的分割与提取,得到了真实TGO三维结构和柱间孔隙三...
伺服电机的控制离不开精确的转子位置信息,位置检测装置及传感技术的精度将直接影响伺服系统的整体性能。首先简要概述了伺服电机的分类以及对位置检测的技术要求,然后分别介绍了在现代伺服系统中常见的外置位置传感器、无位置传感技术、准无位置传感技术以及新发展的嵌入式位置检测4种位置检测技术,并对比总结了各位置检测技术的特点及应用适用...
提出了一种新型的超声导波聚焦检测方法。针对现有方法不能有效检测小截面缺陷的问题,首先对横波传感器使用ANSYS软件进行了一系列有限元模拟仿真,根据理论和仿真结果确定了2 mm钢板中500 k Hz中心频率下,横波传感器的模态分布、指向性和能量分配的规律,绘制了传感器的归一化幅值模态分布图;然后克服多通道设备成本高、研发难的困难;最后利用单...
准确地铁心损耗测量是进行铁心损耗计算与分析的基础。通过搭建非正弦激励条件下铁心磁性能测试平台,采用磁通密度可控的实验方案,从谐波相位、谐波含量以及谐波阶次3个方面考察了铁心损耗性能的作用规律,发现谐波阶次和含量与铁心损耗呈正比关系,且谐波相位差的增加使局部磁滞回环扩大,导致铁心损耗的增大,而在谐波阶次足够高时,相位对铁心损耗...
针对低应力条件下超声检测方法空间分辨率与检测精度相互制约的问题,提出了基于电磁加载的超声应力检测方案。通过对金属板进行电磁加载,将电磁应力与板内应力相叠加,间接增强声弹性效应,在保证应力测量精度的前提下缩短超声测量声程,使得应力检测的空间分辨率得以提高。设计了用于金属板材的电磁加载装置及配套的脉冲激励电源,基于有限元仿真分...
光学偏折术为光学曲面提供了一种非接触式的高精度全孔径面形检测方式。在基于逆哈特曼检测系统的条纹投影偏折术中,系统结构参数的标定精度会极大地影响最终面形检测精度,尤其是对于自由曲面的检测。通过细化分析结构几何误差因素来源,建立各结构几何误差因素与波前像差的对应关系,并提出了一种通用的基于Zernike多项式的高精度系统结构几何误...
为了进一步提高定子绕组、定子槽空间等的利用率,在维持传统12/10磁通切换电机12个线圈基本结构基础上,通过合理的线圈分相,构建能够在空间产生互差120°三个对称悬浮力分量的六相单绕组;针对该绕组结构,从偏置磁场和悬浮电流分量角度,建立转子径向悬浮力模型;构建转子切向旋转和径向悬浮相互解耦的驱动控制策略。利用有限元分析和实验相结合方法...
针对地磁导航半实物仿真系统仿真时钟滞后于自然时钟这一问题,提出一种基于两层嵌套亥姆霍兹线圈的磁场快速模拟方法。首先,从理论上分析了磁场模拟滞后的原因。然后,提出一种采用两层嵌套线圈模拟磁场的方法,将待模拟磁场分解为稳定磁场和变化磁场两部分,其中,外层线圈匝数较多电感较大,用于模拟较大的稳定磁场,不参与动态磁场的模拟;内层线圈...
随着先进的仪器测量、大数据、人工智能等科学技术的发展,基于全生命周期的设备健康监测诊断对现代企业智能制造将起着越来越重要的作用。应力波传感器连续检测设备运动部件间的摩擦、冲击的电子信号,数据采集箱对信号进行处理、能量计算和幅值分析。借助于应力波能量趋势、应力波振幅直方图、应力波频谱等分析工具,系统对设备状态进行实时监测...
利用自旋忆阻器和径向基函数（RBF）神经网络融合技术为参数完全未知的机械臂在位置和速度跟踪方面设计了一种新的自旋忆阻RBF神经网络控制算法。由于自旋忆阻器可作为电子突触为神经网络提供神经元之间的连接并存储信息,且其尺寸与大脑突触在同一数量级,利用＂软件硬化＂的设计思想,将忆阻器网络（交叉阵列）忆阻值的变化替代RBF神经网络的权值...
单目相机运动目标定位是视觉跟踪的基本任务之一,视觉传感器对目标点位置的获取至关重要。根据单目相机针孔模型,将运动目标图像二维坐标,通过几何关系映射为相机坐标系的三维坐标。标定相机高度和旋转参数,在此基础上求得目标位置坐标。当运动目标被遮挡时,以匀变速运动为模型,根据先前位置信息确定加速度和速度,并对加速度进行自适应更新,建立...
为实现机器人运动路径的柔性调整,并避免激光传感器和高精度陀螺仪等带来高成本,提出一种基于QR码视觉定位复合导航方法。结合制造工位离散特点和机器人差速运动模型,利用离散QR码构建地面栅格地图;通过视觉定位QR码特征并提取机器人相对地标偏差,定位过程包括边缘提取、直线检测、矩形边框判断、QR码特征识别及偏差计算;将此偏差作为地标间微机...
钢轨踏面疲劳裂纹的产生严重影响了列车的运行安全,及时有效对钢轨踏面裂纹进行检测与评价具有重要意义。电磁超声换能器（EMAT）具有非接触、无需处理粗糙表面,易于实现快速自动检测技术等优点,但是易受提离影响、换能效率低,因此需要对EMAT进行优化设计以提高其检测灵敏度。建立多根分裂曲折线圈接收EMAT的有限元模型,基于正交试验表,分析了曲...
编码结构光技术是一种简单、精度高并具备高速测量能力的光学非接触三维测量技术。该技术在获取三维信息中最重要的一步是如何正确的获取包裹相位所对应的阶次值,但阶次误差总会对实际重建结果造成严重的影响。为消除阶次误差的,在阶次噪声误差的形成机理的基础上,提出了一种无损阶次校正算法校正编码结构光技术所固有的阶次误差。该算法为通用...
针对传统Zernike矩亚像素边缘检测算法中奇数尺寸模板卷积的不对称性,在分析卷积不对称性和卷积窗口中心局限性对检测精度影响的基础上,提出一种改进的Zernike矩亚像素边缘检测算法。算法采用像素级边缘检测算子进行初定位,获取像素级边缘点;利用小尺寸奇数模板求解Zernike矩进行二级初定位,获取亚像素级边缘点;分析二级初定位边缘点所在区间;根...
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