基于声发射技术的机械工件缺陷检测研究与实现

发布时间：2017-10-05 06:43

  本文关键词：基于声发射技术的机械工件缺陷检测研究与实现

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【摘要】：近年来,随着机械工件产量的日渐增多,提高产品质量成为国内许多生产厂商关注的问题。但国内关于机械工件的缺陷检测技术起步晚,发展缓慢,主要以引进、消化国外技术为主。而传统的检测方法繁琐、复杂,且主要依靠人工视觉或者听觉进行判别。因此,设计一种简洁、可靠的检测系统对于机械工件的缺陷检测具有重要的意义。首先,本文分析了机械工件缺陷产生的原因以及声发射信号的产生机理与分类。传统的频谱分析法具有不可局域化分析的缺点,为了克服该方法不足,引入了小波变换以及基于理想滤波器的小波分解理论。机械工件缺陷检测系统的整体设计方案也是在此理论基础上提出的,它可以分为系统的硬件电路设计以及分析软件设计两部分。为了确保采集信号的精度,选取了具有24位采样精度,100KHz采样率的模数转换芯片。通过设置阈值,在超过该阈值时触发硬件电路采集声信号,经可编程逻辑控制器的时序设计,将模数转换结果通过USB接口传输至上位机。在频谱分析的基础上,研究了小波包的分解过程及算法,选取合适的小波建立了小波包能量谱特征。据此,本文利用Lab/Windows CVI编写了机械工件缺陷检测系统的上位机分析软件。本文搭建了机械工件缺陷检测系统的实验平台,分析了硬件采集电路的噪声扰动。本文用频谱分析法对有缺陷和无缺陷的工件做了频谱比较,同时,用小波包能量谱特征分析法对比了金属机械工件以及粉末冶金焊接件的实际检测结果,表明该系统对粉末冶金焊接件有良好的检测效果,具有重要的实际应用价值。
【关键词】：声发射 缺陷检测 小波包能量谱 粉末冶金
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.28;TP311.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 本课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 声发射检测技术国内外发展现状9-11
• 1.2.1 国外发展现状9-10
• 1.2.2 国内发展状况10-11
• 1.3 本课题研究的主要内容11-12
• 1.4 本论文章节安排12-13
• 第二章 机械工件缺陷检测的理论研究与设计方案13-22
• 2.1 机械工件的主要缺陷13
• 2.2 声发射信号的分类及缺陷检测方法13-15
• 2.3 声发射信号的分析与缺陷检测15-20
• 2.3.1 傅里叶变换和短时傅里叶变换15-16
• 2.3.2 小波变换概述16-17
• 2.3.3 离散小波变换17-18
• 2.3.4 理想滤波器的小波分解18-20
• 2.4 机械工件缺陷检测设备的总体方案与技术要求20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 机械工件缺陷检测系统硬件设计22-39
• 3.1 传声器的选择22-24
• 3.2 放大电路的设计24-26
• 3.3 滤波调理电路的设计26-27
• 3.4 采样电路的设计27-29
• 3.4.1 模数转换芯片的选型27-28
• 3.4.2 模数转换电路的设计28-29
• 3.5 通讯接口电路设计29-31
• 3.6 FPGA控制时序设计31-37
• 3.6.1 可编程逻辑器件及其开发软件的选择31-32
• 3.6.2 FPGA顶层模块设计32-33
• 3.6.3 模数转换模块控制逻辑设计33-35
• 3.6.4 通讯模块控制逻辑设计35-37
• 3.7 下位机信号采集电路的实现37-38
• 3.8 本章小结38-39
• 第四章 机械工件缺陷检测系统特征提取算法与软件设计39-52
• 4.1 机械工件缺陷检测系统特征提取算法39-44
• 4.1.1 小波包分解39
• 4.1.2 小波包能量谱特征的定义与获取39-42
• 4.1.3 小波包能量谱特征的最优树及阈值设定42-44
• 4.2 机械工件缺陷检测系统上位机软件设计流程44-48
• 4.2.1 上位机软件编程环境的选择44-45
• 4.2.2 上位机数据采集流程设计45-46
• 4.2.3 上位机USB通讯流程设计46-48
• 4.2.4 上位机数据分析操作流程设计48
• 4.3 机械工件缺陷检测系统上位机软件设计48-51
• 4.3.1 上位机USB通讯建立49
• 4.3.2 上位机机械工件声发射信号样本特征库的建立49-50
• 4.3.3 上位机机械工件声发射信号实际检测操作50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 机械工件缺陷检测系统设计与实现52-58
• 5.1 实验平台的搭建52-53
• 5.2 信号采集电路硬件调试53
• 5.3 机械工件缺陷检测系统实际测试结果53-57
• 5.3.1 金属机械工件缺陷检测结果54-55
• 5.3.2 粉末冶金焊接件缺陷检测结果55-57
• 5.3.3 检测结果总结57
• 5.4 本章小结57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 全文总结58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 庞存锁;刘磊;单涛;;基于短时分数阶傅里叶变换的时频分析方法[J];电子学报;2014年02期

2 赵洪波;;声发射检测技术的研究现状及发展方向[J];电子世界;2014年03期

3 陈晓光;;机械加工中的高精度加工技术分析研究[J];黑龙江科技信息;2013年19期

4 雷亚国;;基于改进Hilbert-Huang变换的机械故障诊断[J];机械工程学报;2011年05期

5 毛汉颖;成建国;黄振峰;;基于BP神经网络的金属裂纹声发射信号特征参数的提取[J];机械设计;2010年02期

6 陈洁;;时频分析方法小结[J];中国水运(下半月);2009年12期

7 刘卫东;陶锐;;声发射信号分类研究[J];电声技术;2008年11期

8 沈功田;;中国无损检测与评价技术的进展[J];无损检测;2008年11期

9 杨瑞峰;马铁华;;声发射技术研究及应用进展[J];中北大学学报(自然科学版);2006年05期

10 陈保家;李力;张园;;尺度—小波能量谱在内燃机故障诊断中的应用[J];内燃机学报;2006年03期

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本文编号：975353