旋转机械声发射监测系统研究
发布时间：2021-02-06 17:52
随着现代工业技术的进步和发展,旋转机械在交通建设、工业制造、能源开采、巩固国防等领域中应用广泛并发挥着关键性的作用。滚动轴承作为旋转机械的重要组成部分,它的性能和工作状态将直接影响整个机械设备的工作状态。据统计,旋转机械30%的故障是由滚动轴承引起的。因此,本文以滚动轴承为研究对象,基于声发射检测原理,以Microsoft Foundation Classes（MFC）应用开发框架和C++编程语言为工具,设计开发了一套旋转机械轴承故障声发射监测系统。本文以MFC作为应用开发框架并结合滚动轴承声发射信号的特点,设计了旋转机械声发射监测系统的整体开发方案,系统包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统部分由高精度的声发射传感器、前端放大器、PCI-2数据采集卡和工控机组成;软件系统部分主要基于PCI-2声发射数据采集卡采用C++语言开发。旋转机械声发射在线监测对系统的实时性要求高,数据采集和传输量大、分析参数多等问题是开发实时声发射监测系统的一大难题。为解决这一问题,本文开发的系统采用多线程并行计算的方法进行核心框架的设计。制定了系统要实现的主要功能及其开发方案,并证明了相关方案的可行性。通...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声发射检测系统框图
第3章旋转机械声发射信号的处理方法13承声发射信号数据进行分析处理。如图3.1，为声发射信号简化波形的参数定义图。图3.1声发射信号简化波形的参数定义Fig.3.1Parameterdefinitionofsimplifiedwaveformofacousticemissionsignal除了上图中提及的上升时间、持续时间、幅度、能量和振铃计数声发射特征参数外，声发射还包含RMS、ASL、撞击计数和外变量等特征参数[32]。表3.1所示，为其它部分声发射特征参数的定义、特点及用途。表3.1声发射特征参数含义、特点及用途Tab.3.1Meaning,characteristicsandapplicationofacousticemissioncharacteristicparameters参数含义特点及用途撞击计数当采集的声发射信号幅值超过阈值，就反应声发射数量和频率，常用于声发当做是一个撞击计数。射活动评价事件计数产生声发射的一次材料局部变化称反应声发射事件的数量和频率，用于之为一个声发射事件。源的活动性和定位集中评价。振铃计数超过阈值的声发射振荡次数。如图粗略的反应每个声发射信号的强度3.1所示。和频率，与阈值有密切关系。幅值声发射单个信号中最大幅值。通常用与事件大小有直接关系。不受阈值的dB表示。影响。常用于波源的类型鉴别、强度及衰弱的测量。能量计数图3.1中虚线和阈值围成图形的面积。反应事件相对能量或强度。对门槛、工作频率和传播特性不甚敏感，可取代振铃计数用于波源类型鉴别。持续时间幅度第一次越过阈值到完全低于阈主要用于特殊波源类型和噪声的鉴值所经过的时间。别。上升时间出现声发射信号到最大幅值所经过因受传播的影响而其物理意义变得的时间，以微秒表示。不明确，主要用于噪声鉴别。
形式显示出来之前，需要进一步提取信号的特征参数值，使特征参数值更加明显，以此来准确反映出轴承声发射源的特征信息。在提取声发射特征参数的实验中，我们以外圈故障的滚动轴承为实验对象。当滚动轴承每次经过缺陷处都会产生一个强烈的声发射信号，该时刻采集到的声发射信号的特征参数值是突变的，而在其他时刻特征参数值是比较平稳的，这就使得轴承声发射信号具有周期性的特点。因此，我们在周期内累加采集到的指定的特征参数值，以突出相应的特征参数的数值，使相应的特征参数值以二维图像进行波形显示时能够更加直观。图3.2所示，为周期内累加幅值和绝对能量特征参数的结果图示。图a和图b横坐标含义为一个周期内数据个数，纵坐标含义分别为累积的幅值和绝对能量。a幅值累加b绝对能量累加图3.2周期内参数累加结果Fig.3.2Resultofparameteraccumulationintheperiod由图3.2可知，在周期内将采集到的轴承声发射的幅值和绝对能量进行累加，幅值和绝对能量参数被凸显的同时干扰信号也被凸显了出来。理论上来说经过数值累加后，在周期内幅值和绝对能量的值会被明显的凸显出来，但结果并非如此，这主要是受噪
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于POVMD和频谱自相关分析的滚动轴承微弱故障特征提取[J]. 陈剑,汤杰. 电子测量与仪器学报. 2018(04)
[2]超声导波在H型钢结构损伤识别中的应用[J]. 王国锋,王敏,刘阳,孙杰,李富才,孟光. 振动.测试与诊断. 2017(06)
[3]基于声发射技术的锚杆腐蚀的检测与信号处理研究[J]. 祝奔奔,万舟,沈天舒,刘东生. 软件. 2017(09)
[4]基于改进经验模态分解的局部放电去噪方法[J]. 孟稳. 工业控制计算机. 2017(04)
[5]承压设备无损检测与评价技术发展现状[J]. 沈功田. 机械工程学报. 2017(12)
[6]时域指标和峭度分析法在滚动轴承故障诊断中的应用[J]. 郭庆丰,王成栋,刘佩森. 机械传动. 2016(11)
[7]基于条件局部均值分解与变量预测模型的轴承故障诊断方法[J]. 许有才,万舟. 计算机应用. 2015(09)
[8]声发射检测技术的研究现状及发展方向[J]. 赵洪波. 电子世界. 2014(03)
[9]天然气管道阀门内漏声发射检测系统设计及试验研究[J]. 张海峰,李振林,姬忠礼,毕治强. 石油化工自动化. 2013(06)
[10]改进SVM模型在轴承故障诊断中的应用研究[J]. 侯国平,马萱,唐茗. 机械设计与制造. 2012(09)
博士论文
[1]结构损伤声发射和超声/相控阵检测与识别方法研究[D]. 王文韬.哈尔滨工业大学 2016
[2]浸水岩石损伤演化过程试验研究及在大水矿山中的应用[D]. 夏冬.东北大学 2014
硕士论文
[1]基于数据驱动的滚动轴承故障诊断研究[D]. 董飞.中国矿业大学 2018
[2]基于参数的轴承故障声发射特征提取研究[D]. 李东彪.沈阳工业大学 2017
[3]基于机器学习的滚动轴承故障识别研究[D]. 陈春旭.中国矿业大学 2016
[4]基于声发射和BP神经网络的钢筋混凝土梁损伤演化分析[D]. 郁董凯.江苏大学 2016
[5]六面顶压机顶锤破裂的在线无损检测研究[D]. 刘栋.郑州大学 2015
[6]岩石常规三轴峰后加卸载变形破坏声发射规律研究[D]. 吴文杰.重庆大学 2015
[7]基于EEMD与谱峭度的滚动轴承故障初始时间预测方法[D]. 由理.兰州理工大学 2014
[8]基于声发射的结构缺陷检测的数值模拟及实验研究[D]. 陈苇波.福州大学 2014
[9]滚动轴承声发射信号的特征提取与故障诊断研究[D]. 韩彦哲.沈阳航空航天大学 2014
[10]基于Visual C++的虚拟装配系统界面设计[D]. 雷鸣.大连交通大学 2013
本文编号：3020852
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声发射检测系统框图
第3章旋转机械声发射信号的处理方法13承声发射信号数据进行分析处理。如图3.1，为声发射信号简化波形的参数定义图。图3.1声发射信号简化波形的参数定义Fig.3.1Parameterdefinitionofsimplifiedwaveformofacousticemissionsignal除了上图中提及的上升时间、持续时间、幅度、能量和振铃计数声发射特征参数外，声发射还包含RMS、ASL、撞击计数和外变量等特征参数[32]。表3.1所示，为其它部分声发射特征参数的定义、特点及用途。表3.1声发射特征参数含义、特点及用途Tab.3.1Meaning,characteristicsandapplicationofacousticemissioncharacteristicparameters参数含义特点及用途撞击计数当采集的声发射信号幅值超过阈值，就反应声发射数量和频率，常用于声发当做是一个撞击计数。射活动评价事件计数产生声发射的一次材料局部变化称反应声发射事件的数量和频率，用于之为一个声发射事件。源的活动性和定位集中评价。振铃计数超过阈值的声发射振荡次数。如图粗略的反应每个声发射信号的强度3.1所示。和频率，与阈值有密切关系。幅值声发射单个信号中最大幅值。通常用与事件大小有直接关系。不受阈值的dB表示。影响。常用于波源的类型鉴别、强度及衰弱的测量。能量计数图3.1中虚线和阈值围成图形的面积。反应事件相对能量或强度。对门槛、工作频率和传播特性不甚敏感，可取代振铃计数用于波源类型鉴别。持续时间幅度第一次越过阈值到完全低于阈主要用于特殊波源类型和噪声的鉴值所经过的时间。别。上升时间出现声发射信号到最大幅值所经过因受传播的影响而其物理意义变得的时间，以微秒表示。不明确，主要用于噪声鉴别。
形式显示出来之前，需要进一步提取信号的特征参数值，使特征参数值更加明显，以此来准确反映出轴承声发射源的特征信息。在提取声发射特征参数的实验中，我们以外圈故障的滚动轴承为实验对象。当滚动轴承每次经过缺陷处都会产生一个强烈的声发射信号，该时刻采集到的声发射信号的特征参数值是突变的，而在其他时刻特征参数值是比较平稳的，这就使得轴承声发射信号具有周期性的特点。因此，我们在周期内累加采集到的指定的特征参数值，以突出相应的特征参数的数值，使相应的特征参数值以二维图像进行波形显示时能够更加直观。图3.2所示，为周期内累加幅值和绝对能量特征参数的结果图示。图a和图b横坐标含义为一个周期内数据个数，纵坐标含义分别为累积的幅值和绝对能量。a幅值累加b绝对能量累加图3.2周期内参数累加结果Fig.3.2Resultofparameteraccumulationintheperiod由图3.2可知，在周期内将采集到的轴承声发射的幅值和绝对能量进行累加，幅值和绝对能量参数被凸显的同时干扰信号也被凸显了出来。理论上来说经过数值累加后，在周期内幅值和绝对能量的值会被明显的凸显出来，但结果并非如此，这主要是受噪
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于POVMD和频谱自相关分析的滚动轴承微弱故障特征提取[J]. 陈剑,汤杰. 电子测量与仪器学报. 2018(04)
[2]超声导波在H型钢结构损伤识别中的应用[J]. 王国锋,王敏,刘阳,孙杰,李富才,孟光. 振动.测试与诊断. 2017(06)
[3]基于声发射技术的锚杆腐蚀的检测与信号处理研究[J]. 祝奔奔,万舟,沈天舒,刘东生. 软件. 2017(09)
[4]基于改进经验模态分解的局部放电去噪方法[J]. 孟稳. 工业控制计算机. 2017(04)
[5]承压设备无损检测与评价技术发展现状[J]. 沈功田. 机械工程学报. 2017(12)
[6]时域指标和峭度分析法在滚动轴承故障诊断中的应用[J]. 郭庆丰,王成栋,刘佩森. 机械传动. 2016(11)
[7]基于条件局部均值分解与变量预测模型的轴承故障诊断方法[J]. 许有才,万舟. 计算机应用. 2015(09)
[8]声发射检测技术的研究现状及发展方向[J]. 赵洪波. 电子世界. 2014(03)
[9]天然气管道阀门内漏声发射检测系统设计及试验研究[J]. 张海峰,李振林,姬忠礼,毕治强. 石油化工自动化. 2013(06)
[10]改进SVM模型在轴承故障诊断中的应用研究[J]. 侯国平,马萱,唐茗. 机械设计与制造. 2012(09)
博士论文
[1]结构损伤声发射和超声/相控阵检测与识别方法研究[D]. 王文韬.哈尔滨工业大学 2016
[2]浸水岩石损伤演化过程试验研究及在大水矿山中的应用[D]. 夏冬.东北大学 2014
硕士论文
[1]基于数据驱动的滚动轴承故障诊断研究[D]. 董飞.中国矿业大学 2018
[2]基于参数的轴承故障声发射特征提取研究[D]. 李东彪.沈阳工业大学 2017
[3]基于机器学习的滚动轴承故障识别研究[D]. 陈春旭.中国矿业大学 2016
[4]基于声发射和BP神经网络的钢筋混凝土梁损伤演化分析[D]. 郁董凯.江苏大学 2016
[5]六面顶压机顶锤破裂的在线无损检测研究[D]. 刘栋.郑州大学 2015
[6]岩石常规三轴峰后加卸载变形破坏声发射规律研究[D]. 吴文杰.重庆大学 2015
[7]基于EEMD与谱峭度的滚动轴承故障初始时间预测方法[D]. 由理.兰州理工大学 2014
[8]基于声发射的结构缺陷检测的数值模拟及实验研究[D]. 陈苇波.福州大学 2014
[9]滚动轴承声发射信号的特征提取与故障诊断研究[D]. 韩彦哲.沈阳航空航天大学 2014
[10]基于Visual C++的虚拟装配系统界面设计[D]. 雷鸣.大连交通大学 2013
本文编号：3020852
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