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电子测量与仪器学报 2017年第09期杂志 文档列表

电子测量与仪器学报杂志学术论文

面向电子系统间歇故障的改进RPN计算框架1349-1357

摘要：针对经典风险优先值（risk priority number,RPN）方法的数学缺陷、要素缺陷和研究对象缺陷,分析了经典RPN方法存在这些缺陷和不足的原因,提出了一种面向电子系统间歇故障的RPN改进计算方法。该方法采用五态Markov模型进行故障致损次数O的估算,采用DEMATEL方法进行故障位置、机理、模式的相关性/影响性分析,采用马氏距离对RPN一次排序结果中的相同序号进行二次排序,较好的解决了经典RPN方法取值不是连续整数、对3个主要要素S、O、D取值的微小变化敏感等问题。最后,采用某海基设备电子系统的间歇故障案例来力证了改进RPN计算框架的有效性,可清晰区分不同间歇故障的危险级且更为客观,取得较好效果。

基于相关时间规整的航空发动机缓变故障诊断1358-1364

摘要：针对航空发动机退化导致的缓变故障诊断问题,提出了一种基于相关时间规整算法的诊断模型,该模型通过挖掘发动机退化过程中过渡信息,根据退化数据中发动机状态变化特征来识别故障模式。通过仿真数据和实际案例数据实验证明,在监测数据满足1~2个飞行循环间隔前提下,该模型能够区分发动机正常状态和故障状态,对发动机本体的缓变故障能够定位到部件级,平均G-mean值为0.948 7,拥有较好的鲁棒性和准确度,为民航发动机健康管理提供了一种可行的工程方法。

基于MCEA-KPCA和组合SVR的滚动轴承剩余使用寿命预测1365-1371

摘要：为了准确预测滚动轴承的剩余使用寿命（RUL）,提出一种多评价标准有效性分析（MCEA）、核主成分分析（KPCA）和组合支持向量回归（SVR）相结合的滚动轴承RUL预测方法。该方法对提取的特征计算每个评价标准的有效性得分,自适应地确定每个评价标准的权重,筛选出有效性总得分高于其整体平均值的特征,进一步利用KPCA去除已筛选特征之间的信息冗余,建立约简后的特征矩阵。将多个轴承约简后的特征分别作为SVR的输入,当前使用寿命与全寿命的比值p即RUL作为输出,建立多个SVR模型,并采用自适应的方法确定各模型的权重,最终构建组合SVR预测模型。最后,对与训练不同的轴承进行测试,将约简后特征输入到组合SVR预测模型中,预测轴承的p值,实验结果表明,所提方法可准确地对滚动轴承进行RUL预测。

基于VMD与自相关分析的滚动轴承故障特征提取1372-1378

摘要：滚动轴承故障信号多呈现非平稳、多分量调制特性,早期故障信号调制特性微弱、易受周围设备噪声干扰,导致轴承早期故障特征淹没在噪声信号中,故障特征难以提取。为此,提出一种变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）与自相关分析相结合的轴承故障特征提取方法。首先利用自相关分析消除故障信号中噪声干扰,提取周期成分;然后再用VMD算法将消噪信号分解成若干本征模态分量（intrinsic mode function,IMF）,运用能量算子对相关系数及峭度值较大分量进行解调分析;最后通过能量解调谱来判别滚动轴承故障类型。将该方法应用到滚动轴承仿真故障数据和实测数据中,结果表明,该方法可降低了噪声的干扰,有效提取故障特征频率,能够实现滚动轴承故障的精确诊断。

基于EEMD的声阵列滚动轴承故障诊断1379-1384

摘要：研究针对滚动轴承故障诊断中的类型和位置分析问题,提出了一种基于集合经验模态分解（EEMD）的声阵列滚动轴承故障诊断分析方法。以EEMD分解信号的峭度和能量作为评价指标,提取包含故障信息的IMF分解信号,根据滚动轴承理论故障频率及其倍频分析对分解信号进行窄带滤波后通过Hilbert包络谱实现故障类型判断,通过对窄带滤波后的分解信号使用声阵列技术进行声像分析实现滚动轴承故障定位分析。最后通过试验进行了方法验证,结果表明过使用基于EEMD分解的阵列分析方法,可更为直观确定故障位置和故障类型,有利于有轨机车等多轴承驱动系统轴承故障的快速和实时诊断,对于确定检修、制定合理维修决策、改进维修质量具有十分重要指导意义。

基于最小凸包的直齿圆柱齿轮检测方法研究1385-1393

摘要：提出了基于齿轮外轮廓最小凸包及凸包缺陷的直齿圆柱齿轮齿数及缺齿识别算法,采用二值图像连通域跟踪提取齿轮外轮廓,然后进行外轮廓最小凸包及凸包缺陷检测,去除伪凸包缺陷后进行齿数检测及缺齿部位识别。根据直齿圆柱齿轮外形特征,提出了基于齿轮外轮廓凸包顶点的齿顶圆检测方法,以及基于齿轮外轮廓凸包缺陷最深点的齿根圆拟合方法,实现了直齿圆柱齿轮的特征圆参数快速测量。实验结果表明,齿数及缺齿识别算法正确率高达98.48%;与现有两种典型方法对比,齿轮特征圆拟合算法可以实现各种情况下齿顶圆和齿根圆的高速高精度定位。

空瓶检测机器人瓶底缺陷检测方法研究1394-1401

摘要：针对当前瓶底圆心定位方法精度不高、瓶底防滑纹区域缺陷易误检等问题,利用瓶底防滑纹的几何特征,提出一种改进的基于变权重随机圆拟合的瓶底定位算法,首先采用重心法对瓶底圆心进行快速预定位,再采用变权重随机圆拟合法实现瓶底精定位。然后检测瓶底图像疑似缺陷区域,并提取区域面积、轮廓长度、圆形度、灰度方差和灰度均值等特征,采用支持向量机算法进行分类决策,检测出缺陷。实验表明,瓶底定位误差小于6个像素,缺陷检测准确率为92.7%,基本满足实际生产精度的要求。

基于PCA-GA-RSPSVM的复合材料损伤检测技术研究1402-1407

摘要：针对复合材料损伤检测数据少、效率低等问题,提出一种基于主元分析（PCA）和改进的轮换对称分块支持向量机（RSPSVM）的损伤识别算法,并用其进行飞机复合材料构件损伤检测。首先,算法对平面多电极电容传感器检测模型等面积剖分,获取足够多复合材料检测样本;然后引入遗传算法（GA）改进RSPSVM获得更好的分类性能,并且结合PCA提取主特征向量用于降低特征向量维度和缩短训练时间,将新的特征集送入改进的RSPSVM算法,实现PCA-GA-RSPSVM识别算法;最后,用3种复合材料样板的实测值对算法进一步验证。经过仿真数据与实测数据的验证,有效的验证了PCA-GA-RSPSVM算法应用于飞机复合材料构件损伤检测的有效性。

用于水平环状流周向液膜特性测量的电导探针阵列1408-1413

摘要：水平管周向液膜分布具有不对称性,是研究液体输送机理的关键。根据间接电导法测量原理,设计了用于水平环状流周向液膜特性测量的电导探针阵列,结合相关测速方法,实现了周向液膜厚度分布以及周向波动速度分布的测量。针对探针间的信号耦合问题,通过仿真分析,确定了周向探针分时与轴向探针同时相结合的工作方式。设计了基于FPGA的液膜参数测量系统,在天津大学湿气装置上进行实验,实验结果表明周向液膜厚度随着角度的增大而减小,周向波动速度随着角度的增大而基本不变。

边界元积分法分析椭圆模式和远场特性1414-1419

摘要：近年来各种兼具高品质因子和定向输出的变形微纳谐振腔得到广泛研究,主要是可以用在光电集成的极低阈值激光器中。通过边界元方法计算了从圆到椭圆变形过程即中模场,品质因子以及远场特性的随短半轴变化,模拟结果表明椭圆曲率越大,模式的品质因子逐渐下降,而模场由回音壁模式逐渐向法玻腔模式转化,但是在转变过程中出现因模式耦合效应导致模式品质因子的异常改变,远场出现被调制的现象,该机理为实现定向输出并且高Q值的激光器提供新的设计思路。

改进GA-SVM的湿度传感器温度补偿研究1420-1426

摘要：针对地面遥测自动气象站采用的HMP-45D湿度传感器测量准确度易受温度影响的问题,通过改进遗传算法（GA）的适应度函数、选择、交叉、变异操作优化支持向量机（SVM）的惩罚函数、径向基核函数、不敏感损失函数,利用不同温湿度条件下的多组实测数据,建立了温度补偿模型,并与传统的SVM回归模型补偿结果对比分析。实验结果表明,利用GA-SVM模型进行温度补偿最大误差绝对值为0.1367%,比传统SVM温度补偿模型提高了2.8351%,GA-SVM算法克服了传统SVM补偿算法补偿精度低、处理速度慢的问题,具有全局寻优能力强、收敛速度快、补偿精度高的特点,能够有效地对湿度传感器进行温度补偿。

动圈式永磁平面电机平稳起浮与下降无位置传感器控制策略1427-1433

摘要：针对动圈式永磁平面电机无位置传感器控制起浮过程中出现的误差过大、抖动以及下降过程中撞击定子表面等问题,分析了在实时电流分配策略下动子的移动过程,提出了＂假气隙点＂概念,推导出了＂假气隙点＂位置与期望气隙点位置的数学关系表达式和动子起浮至期望气隙点和下降至零高度的时间计算积分公式,并给出了平稳起浮和下降控制策略。＂假气隙点＂现象表现为动子停留在零位置时,对线圈分配＂假气隙点＂恒定电流,在此电流驱动下动子运行至期望气隙点处速度为0;动子悬浮在期望气隙点位置时,对线圈分配＂假气隙点＂恒定电流,在此电流驱动下动子运行至零位置处速度为0。控制策略利用上述现象,通过切换电流使动子在零位置和气隙点之间平稳移动。仿真结果表明,动子运行误差、抖动很小,证明了控制策略的正确性。

结合加权模板差图与双边滤波的TFT-LCD检测算法1434-1440

摘要：为了检测薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）面板上常见的点缺陷和线缺陷,提出了一种加权模板差图法与双边滤波相结合的缺陷检测算法。选取待检图左上角l×k大小的理想纹理模板,将原图分割为若干相同大小的单元,与加权的模板相减后再合成以去除大部分纹理背景;采用双边滤波抑制残余纹理背景;采用最大熵法分割缺陷;最后提取图像中的缺陷参数。通过对构造的理论缺陷图试验,验证了算法能检测出TFT-LCD面板图像上的缺陷,再对针孔、划痕、颗粒等样本缺陷进行试验并成功检出。算法结合了差图法去背景性能优异和双边滤波去噪效果明显的优点,具有良好的准确性和适用性。

一种用于精密测量的双脉冲序列光纤激光源1441-1446

摘要：因为锁模光纤激光脉冲具有峰值功率高,脉宽窄等特点,可有效应用于高精密远程测距及信息传输等方面。报道了一种基于石墨烯锁模的全保偏掺铒光纤环形短腔实现双锁模脉冲序列激光输出方法。利用多层石墨烯可饱和吸收镜可实现被动锁模脉冲序列的稳定输出,并通过衰减器主动调制腔内损耗,可有效控制不同波长处激光的增益与损耗。实验表明,基于10层石墨烯可饱和吸收镜,调制增益平衡,在全保偏光纤激光短腔内可分别独立实现波长1 531和1 557 nm处的锁模脉冲序列激光输出,重复频率约57 MHz,线偏振度可达19 d B。

电子测量与仪器学报杂志业界动态

是德科技最新款64 GBaud BERT扩展解决方案助力400G接收机测试化繁为简,轻松提速1446-1446

摘要：新闻要点：新款比特误码率测试仪（BERT）功能更全面,并配有全新的可调均衡器,是PAM-4和NRZ测试的理想之选高度整合的码型发生器可以显著优化接收机测试设置内置均衡器可以重新打开闭合眼图,获得可重复的结果支持扩展和升级,轻松满足未来需求是德科技公司（NYSE：KEYS）近日宣布为M8040A高性能比特误码率测试仪（BERT）解决方案推出功能更强大的创新选件。

电子测量与仪器学报杂志学术论文

差频产生中红外光源及甲烷气体光谱检测1447-1452

摘要：连续波可调谐中红外光源在大气探测、工业生产、医学诊断等领域具有重要的应用价值。基于准相位匹配（QPM）差频产生（DFG）技术,以1060和1550nm波段窄线宽激光器作为基频光源,在周期极化铌酸锂（PPLN）晶体中获得了中红外激光输出。实验系统研究了该中红外DFG光源的转化效率、温度和波长调谐特性。在此基础上,基于所设计的中红外DFG光源构建了甲烷气体检测系统,通过扫描泵浦光波长获得了甲烷分子v3基频振动带2 999.01cm~（-1）处的吸收光谱。

基于臀部红外测量的神经网络体温算法研究1453-1458

摘要：红外测体温的精度受到多种因素的影响,具有非线性和高度复杂性的特点。为了提高红外测体温的精度,分析了环境温度、测量距离、发射率等对红外测体温精度的影响。研究了基于臀部的红外体温测量方法,建立了由臀部体表温度转化为人体实际体温的温度场扩散模型,利用偏最小二乘法和人工神经网络对温度场模型进行优化补偿,有效的解决了各影响因素之间多重相关性的问题和补偿模型的非线性问题,提高了系统的可靠性。实验结果表明,所提出的红外测体温补偿模型测温误差范围在-0.12~0.11℃,具有更高的测量精度且适应性更强。

基于ARM-Linux的爬壁机器人控制器研究1459-1466

摘要：针对人工船舶除锈的效率低、危险性高、成本高等问题,研制出爬壁机器人进行船舶除锈。采用了上、下位机的分布式控制方案,对基于ARM-Linux的爬壁机器人控制器进行研究,包括遥感器、比较器及其组成电路。通过引用强化学习算法Q-Leaning算法,实现了爬壁机器人的强化学习循迹,改进了传统PID等算法无法针对环境进行最优化动作策略选择的缺点,提高爬壁机器人在不同环境下循迹的准确性。实验结果表明,基于ARM-Linux的爬壁机器人控制系统性能较好,可以满足控制器要求。