检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：曹建哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

航空航天器设备在飞行过程中常常会受到其它物体撞击,例如飞行碎片、冰雹、鸟类和弹击等,导致设备表面或内部出现损伤。如果可以及时定位撞击位置,在设备后期大面积检修时,可以极大提高检测效率。航空航天设备大部分是由铝合金材料制作... 详细信息

航空航天器设备在飞行过程中常常会受到其它物体撞击,例如飞行碎片、冰雹、鸟类和弹击等,导致设备表面或内部出现损伤。如果可以及时定位撞击位置,在设备后期大面积检修时,可以极大提高检测效率。航空航天设备大部分是由铝合金材料制作而成的。光纤布拉格光栅(FBG)传感器因为易于组网、抗电磁干扰等优点被大量使用在航空航天设备的健康监测中。目前FBG传感器阵列粘贴于铝合金结构表面进行撞击监测正在被广泛使用,但大部分研究中未考虑到传感器的敏感特性和敏感范围,只是简单的将敏感范围视为正方形,随后利用正方形的紧密布置特性来完成传感器阵列的布置设计,造成传感器利用率低、定位结果不准确题等问题。因此,本文基于FBG传感原理,研究FBG传感器在撞击载荷作用下的应变传递特性,重点针对铝合金材料撞击定位问题展开深入研究,提出撞击定位中FBG传感阵列的布置优化方法。首先本文介绍了撞击定位中使用到的传感器以及这些传感器的研究现状,提出撞击定位的准确度和传感器的布置位置和数量有着很大的关系,对目前撞击定位中FBG传感器网络的布置进行总结。其次使用仿真软件进行钢球撞击铝合金板的过程仿真,以铝合金板背面正中心位置处10mm处代表FBG传感器的位置,记录该位置处的应变分布情况。分析FBG传感器应变传递特性,得出FBG传感器的敏感范围。依据此敏感范围提出四种FBG传感器阵列粘贴方案,撞击仿真模型中的样本点,记录传感器位置处的应变数据并对其进行小波包分解,提取各频段能量特征向量并建立样本库。取参考点附近不同距离的点作为测试点进行撞击,这些距离可以代替实际撞击过程中引入的误差影响,比较测试点与样本点之间的相似度,确定测试点定位位置,可以比较不同误差下四种布置方式的定位准确性。最后,进行钢球撞击铝合金板实验,对FBG传感器从不同距离和不同角度进行撞击实验,验证传感器的在各个方向上的应变传递特性和敏感范围。建立样本库,对撞击后的信号去除基频干扰,利用小波包分解技术以及小波包信号幅值能量特征提取方法进行相似度比较,对比四种粘贴方案定位结果的准确性,为后续其它材料的撞击定位研究奠定基础。

关键词：撞击定位光纤布拉格光栅敏感范围阵列布置

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基于经验模态分解的撞击定位方法

基于经验模态分解的撞击定位方法

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第三届中国国际复合材料科技大会

作者：张雨欣单一男周凯武湛君大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

为了提高撞击监测中撞击信号的可靠性,对采集的撞击信号进行了经验模态分解(EMD),并利用信号的能量重心进行定位。为进行精度比对,信号处理方法还分为不作处理、小波分析以及傅里叶分析三种。结果表明:在本次试验中,撞击信号经EMD处理... 详细信息

为了提高撞击监测中撞击信号的可靠性,对采集的撞击信号进行了经验模态分解(EMD),并利用信号的能量重心进行定位。为进行精度比对,信号处理方法还分为不作处理、小波分析以及傅里叶分析三种。结果表明:在本次试验中,撞击信号经EMD处理后定位效果较好,精度较高(平均误差不到2cm),靠近传感器位置的定位精度大幅度提高;另外经过处理的三组信号的定位结果趋势基本一致(平均误差在4cm左右)。撞击信号经EMD处理后保留了更多与撞击事件相关的信息。

关键词：撞击定位经验模态分解本征模函数

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基于光纤激光多普勒的撞击感知与定位研究

基于光纤激光多普勒的撞击感知与定位研究

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作者：伍雁溪哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

自人类探索太空以来,日益恶化的空间碎片环境对航天器尤其是载人航天器的在轨安全飞行构成了严重威胁。利用撞击感知定位技术,实时探测撞击位置并反馈给航天员,可以帮助航天员及时采取合理的应急措施。目前应用于航天航空领域上的撞击... 详细信息

自人类探索太空以来,日益恶化的空间碎片环境对航天器尤其是载人航天器的在轨安全飞行构成了严重威胁。利用撞击感知定位技术,实时探测撞击位置并反馈给航天员,可以帮助航天员及时采取合理的应急措施。目前应用于航天航空领域上的撞击感知定位技术所应用的传感器以接触式的传感器为主,如光纤光栅、压电薄膜以及超声传感器,这类传感器不仅在安装上是费时费力的,同时由于传感器粘贴改变了待测物体的物理性质以及会与待测物体发生共振的风险,影响测量精度进而造成定位误差。本文在国家自然科学基金“全光纤天基在轨空间碎片撞击感知系统关键技术研究(***:61903225)”的资助下,采用光纤激光多普勒测振技术开发了一套撞击感知定位系统。在不影响待测物体物理特性的同时,光纤激光多普勒撞击定位系统还具有较高的定位精度。本论文的主要内容如下:首先,本文介绍了撞击感知与定位技术研究现状,以及当前撞击感知定位技术主要使用的三类接触式传感器,并提出使用多通道激光多普勒测振技术对撞击产生的Lamb波进行监测以实现对撞击点的定位,采用这种方式可以避免传感器对待测物体的影响。介绍了激光多普勒测振技术的研究现状,并对多通道激光多普勒测振技术进行了总结。其次,开展了小球撞击四周固定铝板的仿真分析。采用ABAQUS有限元仿真软件建立了小球撞击铝板的模型,通过数值分析得到了在不同噪声水平下使用阈值法测量得到的Lamb波波速,并且验证了Chan-Taylor混合算法的可行性。基于以上数值分析结果,开展了低速和高速撞击定位仿真实验分析,研究了撞击位置和撞击速度对定位精度的影响。再次,根据激光多普勒测振技术和声发射定位技术设计开发了一套全光纤激光多普勒撞击定位系统。在该系统中设计了四通道光纤激光多普勒测振系统,实现了对撞击产生的Lamb波进行高精度监测,并对采集到的多普勒信号进行预处理研究,设计了滤波和解调方案。设计了分体式实验平台,不仅方便了对于探头的调节,而且隔绝了撞击产生的振动对探头的影响。最后,使用光纤激光多普勒撞击定位系统进行了测速实验、低速和高速撞击定位实验。首先开展了Lamb波测速实验,为确保测量准确进行了70组随机撞击实验,将实验结果进行线性拟合得出Lamb波波速,并将测量得到的波速作为后续定位实验的初始条件。之后开展了低速撞击定位实验,实验选择了三组撞击速度(速度分别为2.00m/s、2.45m/s和2.82m/s)进行实验,每组速度根据区域选择了79个撞击点进行撞击实验。实验结果表明撞击位置、撞击速度以及所使用的定位算法都会影响定位精度,低速撞击定位的定位误差均不超过2cm。接着,随机选择了30个撞击点开展了高速撞击定位实验,其中撞击速度为100m/s,结果表明撞击定位误差均不超过3cm。总的来说,全光纤激光多普勒撞击定位系统实现了对撞击源的高精度定位。

关键词：空间碎片激光多普勒声发射撞击定位

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航天器微流星和空间微小碎片撞击定位方法在轨验证装置

航天器微流星和空间微小碎片撞击定位方法在轨验证装置

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作者：曹生珠冯煜东王多书陈学康孙燕杰李晨周超 730000 甘肃省兰州市城关区渭源路97号

本发明公开了一种航天器微流星和空间微小碎片撞击定位方法在轨验证装置，为开口的箱式结构，该开口处用柔性压电薄膜传感器进行密封，底面为传感器安装基板，在该传感器安装基板的外侧面上设有声发射传感器。本发明通过两种传感器相组... 详细信息

标准号: CN105182290A

本发明公开了一种航天器微流星和空间微小碎片撞击定位方法在轨验证装置，为开口的箱式结构，该开口处用柔性压电薄膜传感器进行密封，底面为传感器安装基板，在该传感器安装基板的外侧面上设有声发射传感器。本发明通过两种传感器相组合来滤除声发射传感器干扰信号，从而为空间飞行器微流星和空间微小碎片声发射撞击定位方法提供具有较高可信度的在轨验证方法。

关键词：传感器安装基板空间微小碎片声发射传感器撞击定位传感器在轨柔性压电薄膜空间飞行器干扰信号箱式结构验证方法验证装置开口处可信度声发射航天器底面两种滤除外侧一种密封开口设有公开进行

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载人航天器舱体撞击及泄漏点的声学定位方法

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载人航天 2025年第2期31卷 270-275页

作者：綦磊闫荣鑫孙立臣张宇芮小博崔寓淏石宁波北京卫星环境工程研究所北京100094 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对载人航天器舱体撞击及泄漏点难以准确定位的问题,提出一种基于声传感器的载人航天器撞击及泄漏定位方法。通过声传感器感知航天器舱体撞击及泄漏所产生的声信号,利用门限电平法和互相关强度谱法实现对撞击及泄漏点的准确定位。结果... 详细信息

针对载人航天器舱体撞击及泄漏点难以准确定位的问题,提出一种基于声传感器的载人航天器撞击及泄漏定位方法。通过声传感器感知航天器舱体撞击及泄漏所产生的声信号,利用门限电平法和互相关强度谱法实现对撞击及泄漏点的准确定位。结果表明:该方法可准确判断1×10^(-3) kg·m/s的碎片撞击和直径1 mm以上漏孔泄漏,撞击定位误差≤2.16 cm,泄漏定位误差≤4.23 cm,并通过我国首次在轨泄漏撞击定位试验成功验证。

关键词：声传感器载人航天器泄漏定位撞击定位

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基于光纤光栅传感器网络的平面声发射检测与定位

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光电子·激光 2024年

作者：刘玉冰陶传义蒋宇飞吴怡然王威钟祝强重庆理工大学新型储能材料与器件重庆市重点实验室

无损检测中使用的声发射主要是通过分析机械结构中传播的弹性波，利用生成的声波携带信息可以确定结构的完整性。为了实现对于仪器损伤的精准定位，本文提出利用正交光纤光栅传感器网络及其对称三角形布置应用于声发射定位的方法，有效... 详细信息

无损检测中使用的声发射主要是通过分析机械结构中传播的弹性波，利用生成的声波携带信息可以确定结构的完整性。为了实现对于仪器损伤的精准定位，本文提出利用正交光纤光栅传感器网络及其对称三角形布置应用于声发射定位的方法，有效减少由光纤光栅轴和声波传播方向之间的角度造成的误差。该方法基于小波变换，利用声发射源形成的兰姆波中不同频率波到达的相对时间差来求解声发射信号，并采用建立的椭圆算法实现对声发射源的定位，实验最终得到平均误差为2.95cm。本文还探究了声发射源距离对传感器接收信号的影响。该研究对仪器的损伤及缺陷定位有较大意义。

关键词：声发射光纤光栅阵列撞击定位小波分析传感器网络

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基于系统辨识技术的复合材料结构撞击定量化监测

基于系统辨识技术的复合材料结构撞击定量化监测

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作者：李文卓厦门大学

学位级别：硕士

复合材料由于具有比重小、比强度高与比刚度大等典型特征,近年来越来越广泛应用于航空航天领域的飞行器结构上。但复合材料结构对外部撞击十分敏感,易发生目不可检的内部损伤(如分层、脱粘和基体开裂等),导致了飞行器在役期间需要耗费... 详细信息

复合材料由于具有比重小、比强度高与比刚度大等典型特征,近年来越来越广泛应用于航空航天领域的飞行器结构上。但复合材料结构对外部撞击十分敏感,易发生目不可检的内部损伤(如分层、脱粘和基体开裂等),导致了飞行器在役期间需要耗费大量时间与人力资源对结构进行检修,效率低且存在维修局限性,因此使用能够实现在线实时高效的结构健康监测系统对发生在飞行器外部的撞击进行定量化监测,对于提高飞行器的安全性和检测效率具有重要的作用。本文提出了一种基于改进的系统辨识的飞行器结构外部低速撞击实时监测的方法,即使用改进后的系统辨识技术对表面布置传感网络的加筋复合材料结构建立撞击载荷与传感信号传递函数数学模型以实现低速撞击的载荷重构与定位,并针对此方法设计相关实验验证其有效性。本文主要工作内容如下:(1)研究了基于双二次插值的系统辨识载荷重构方法,提高了载荷重构精度。该方法的核心是每九个标定点组成一个标定单元进行双二次插值,将整个结构划分成不同的标定区域,通过逆过程计算建立描述标定点处输入与输出间动态关系的传递函数。利用标定点处的传递函数向其对应的标定区域进行双二次插值,获取整个区域内任一点的传递函数,由传递函数逆运算重构撞击载荷的历程。(2)改进了基于加权成本函数计算的系统辨识定位方法。首先根据结构功率分布确定初始撞击区域,利用传递函数验证撞击位置,使用三个不同位置的传感器针对同一撞击点的重构载荷进行加权成本函数计算,确定最合适的权重系数,以提高撞击定位精度。(3)设计并制作了加筋复合材料层合板及固定在层合板表面的柔性智能传感网络铺层,并针对加筋复合材料设计了考虑不同传感器位置、标定间距、撞击区域和撞击物模量的撞击定位与载荷重构的实验,验证了以非线性双二次插值为基础建立传递函数的载荷重构以及基于成本函数加权计算的撞击定位的有效性和精确度。结果表明:基于双二次插值与加权成本函数的系统辨识技术在撞击定位与载荷重构等方面具有高精确度,该技术不仅适用于复杂的复合材料结构,且算法简单、流程清晰,该方法中使用的模型都可以根据实际需要被其他模型替换,使撞击辨识具有更高的灵巧性和识别精度。

关键词：系统辨识技术双二次插值撞击定位载荷重构复合材料

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复合材料加筋板筋条撞击分布式光纤监测方法

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强度与环境 2020年第1期47卷 49-54页

作者：顾欣曾捷钟照振胡锡涛严刚南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

航空航天器在服役过程中,容易受到外界物体撞击破坏,实现复合材料加筋结构撞击监测对于评估航空航天器结构健康状态具有重要意义。为此,提出了一种基于分布式光纤传感器的复合材料加筋筋条撞击位置辨识方法。研究了复合材料加筋板板面... 详细信息

航空航天器在服役过程中,容易受到外界物体撞击破坏,实现复合材料加筋结构撞击监测对于评估航空航天器结构健康状态具有重要意义。为此,提出了一种基于分布式光纤传感器的复合材料加筋筋条撞击位置辨识方法。研究了复合材料加筋板板面撞击与筋条撞击两种情况下,板面和筋条上光纤Bragg光栅传感器撞击响应特性。选取筋条撞击光纤响应信号总能量作为特征量,构建了总能量与筋条撞击位置之间函数模型。根据此函数模型,实现加筋板面筋条撞击事件与撞击载荷位置的辨识,平均定位误差为0.3465cm。研究表明,所提方法具有实时性好、易于集成、无需大量样本、定位精度较高以及适合低采样率光纤光栅解调模式等优点。

关键词：复合材料加筋板光纤光栅传感器光纤响应特性撞击定位能量拟合曲线

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井口含砂监测近场超声阵列仿真分析

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云南化工 2021年第3期48卷 152-156页

作者：党博王炳友安岑汪伟西安石油大学陕西省油气井测控技术重点实验室陕西西安710065

利用Comsol软件建立了井口管道处出砂监测系统模型并进行了仿真。根据阵列阵元接收信号之间的时延特性,推导了近场条件下的Capon算法及方向扫描矩阵,并利用数值仿真数据对算法及扫描矩阵的有效性进行了分析。结果表明,采用Capon算法,基... 详细信息

利用Comsol软件建立了井口管道处出砂监测系统模型并进行了仿真。根据阵列阵元接收信号之间的时延特性,推导了近场条件下的Capon算法及方向扫描矩阵,并利用数值仿真数据对算法及扫描矩阵的有效性进行了分析。结果表明,采用Capon算法,基于近场方向扫描矩阵,通过功率谱扫描的方式可以对砂砾撞击位置进行有效的估计,实现波达方向信号的最佳接收。

关键词：油气井砂线性阵列 Capon算法功率谱扫描撞击定位 Comsol

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