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湖南大学学报（自然科学版） 2023年第6期50卷 90-98页

作者：王立勇王文平贾然陈涛孙光新北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 北京机械设备研究所总装调试室北京100854

针对机械设备磨损在线检测系统存在的大流量和高灵敏度难以同时满足的问题,提出了基于对向布置环形磁铁的多通道磨粒在线检测传感器结构.通过建立传感器磁特性及铁磁性磨粒磁化的数学模型,推导得到了磨粒通过传感器时磁场扰动的解析解;... 详细信息

针对机械设备磨损在线检测系统存在的大流量和高灵敏度难以同时满足的问题,提出了基于对向布置环形磁铁的多通道磨粒在线检测传感器结构.通过建立传感器磁特性及铁磁性磨粒磁化的数学模型,推导得到了磨粒通过传感器时磁场扰动的解析解;进而采用仿真与实验的方法验证了传感器结构参数对传感器性能的影响规律.研究表明,铁磁性球体磨粒通过传感器时,其内部磁感应强度约为背景磁感应强度的3倍,且传感器感应线圈布置于磁铁外边缘比布置于磁铁内边缘时的检测灵敏度高约10.1%;同时,随着磁铁外径及两磁铁轴向间距的增加,传感器输出感应电压呈现先增加后下降的趋势.采用优化后结构参数的传感器可实现直径80μm铁磁性磨粒的有效检测.

关键词：传感器磨粒检测高梯度静磁场多通道

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颗粒速度对电磁式磨粒监测结果一致性的影响机制

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湖南大学学报（自然科学版） 2023年第10期50卷 185-192页

作者：贾然宋越王立勇张倩倩王文平陈涛北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 陆军装备部项目管理中心北京100072

随着机械系统复杂程度及运行可靠性要求的逐渐提高,电磁式磨粒在线监测传感器被广泛研究并逐步应用于机械设备磨损状态监测领域.针对润滑油液中金属磨损颗粒运动速度的随机性导致电磁式磨损颗粒检测传感器检测结果一致性差的问题,建立... 详细信息

随着机械系统复杂程度及运行可靠性要求的逐渐提高,电磁式磨粒在线监测传感器被广泛研究并逐步应用于机械设备磨损状态监测领域.针对润滑油液中金属磨损颗粒运动速度的随机性导致电磁式磨损颗粒检测传感器检测结果一致性差的问题,建立了交变磁场中金属球体磨损颗粒磁特性模型,研究磨损颗粒局部磁感应强度分布规律以及磁能扰动计算方法;同时提出并实验测得了非铁磁性磨损颗粒的磁能损耗系数,进而对传感器输出的颗粒信号进行补偿.实验表明该方法可以消除磨损颗粒运动速度对传感器输出信号幅值的影响,极大地提高传感器对非铁磁性磨损颗粒检测结果的一致性.

关键词：传感器颗粒粒度分析颗粒监测磨粒磁特性一致性补偿

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变工况时频脊流形早期故障预警方法研究

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北京理工大学学报 2017年第9期37卷 942-947页

作者：孟玲霞徐小力徐杨梅王红军北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

针对风电机组齿轮箱工况复杂多变,提出了一种基于Gabor重排对数时频脊流形早期故障预警方法.该方法首先研究提取Gabor重排对数时频谱的脊线,构建早期故障高维特征向量;然后研究改进局部切空间流形学习方法,进行维数约简;最后采用K-近邻... 详细信息

针对风电机组齿轮箱工况复杂多变,提出了一种基于Gabor重排对数时频脊流形早期故障预警方法.该方法首先研究提取Gabor重排对数时频谱的脊线,构建早期故障高维特征向量;然后研究改进局部切空间流形学习方法,进行维数约简;最后采用K-近邻分类器,实现变工况风电机组齿轮箱的早期故障识别与预警.通过变转速、变载荷等多种工况的行星齿轮箱磨损试验与风电机组现场运行数据验证,结果表明该方法有效提高了复杂变工况风电机组齿轮箱早期故障预警准确率,可为其预知维护提供可靠依据.

关键词：变工况时频脊流形学习早期故障预警

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风电机组齿轮箱早期故障预警方法研究

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仪器仪表学报 2016年第12期37卷 2758-2765页

作者：孟玲霞徐小力蒋章雷赵西伟北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

为实现风力发电机组等变工况机电设备的早期故障预警,研发了变工况齿轮箱状态监测系统。在基于该系统的多种变工况行星齿轮磨损实验研究基础上,提出了一种基于流形学习的早期故障预警方法。该方法首先研究采用完全总体经验模态分解与改... 详细信息

为实现风力发电机组等变工况机电设备的早期故障预警,研发了变工况齿轮箱状态监测系统。在基于该系统的多种变工况行星齿轮磨损实验研究基础上,提出了一种基于流形学习的早期故障预警方法。该方法首先研究采用完全总体经验模态分解与改进快速独立成分分析盲源分离技术,有利于对复杂振动信号的滤波与盲源分离;然后研究改进了局部线性嵌入流形学习方法,基于时域、频域信息融合提取了早期故障敏感特征;最后应用k-近邻分类器实现变工况齿轮箱早期故障预警。实验研究表明,该方法提高了早期故障预警准确率,能够应用于风电机组等变工况机电设备的安全保障及科学维护,具有广泛工程实用前景。

关键词：变工况风电机组齿轮箱状态监测系统早期故障预警

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旋转机械长历程偏心故障的数值与图形特征获取方法研究

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北京理工大学学报 2016年第9期36卷 893-898页

作者：赵西伟徐小力赵文祥蒋章雷北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

研究采用采样点的波动稳定性描述偏心故障的程度,即通过对旋转机械长历程偏心故障数据采用信息融合、小波阈值降噪、数据压缩、构造特征方阵、计算特征值方差等方法获取故障的数值特征来描述偏心故障程度;利用小波分解获取低频时域信号... 详细信息

研究采用采样点的波动稳定性描述偏心故障的程度,即通过对旋转机械长历程偏心故障数据采用信息融合、小波阈值降噪、数据压缩、构造特征方阵、计算特征值方差等方法获取故障的数值特征来描述偏心故障程度;利用小波分解获取低频时域信号和二维轴心轨迹方法探寻偏心故障劣化过程中在图形上的本质变化.应用这三种方法获取转子实验平台模拟的长历程偏心故障的数值与图形特征,结果显示,所获取的数值和图形特征均随着故障的劣化而单向变化,因此,三种方法均能够有效表征偏心故障劣化的过程和程度,具有较高的稳定鲁棒性.

关键词：旋转机械偏心故障数值特征图形特征二维轴心轨迹

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电感式磨粒在线监测传感器灵敏度提高方法

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湖南大学学报（自然科学版） 2018年第4期45卷 129-137页

作者：贾然马彪郑长松王立勇杜秋王凯北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

电感式磨损颗粒在线监测传感器的研究所面临的主要瓶颈是传感器灵敏度与孔径之间存在矛盾,灵敏度较高的传感器一般采用微流道结构(孔径<1mm),最大允许流量小;而大孔径的传感器其灵敏度较低.为满足重型机械磨损状态在线监测的需求,研... 详细信息

电感式磨损颗粒在线监测传感器的研究所面临的主要瓶颈是传感器灵敏度与孔径之间存在矛盾,灵敏度较高的传感器一般采用微流道结构(孔径<1mm),最大允许流量小;而大孔径的传感器其灵敏度较低.为满足重型机械磨损状态在线监测的需求,研究了大孔径(7mm)的电感式磨粒监测传感器灵敏度提高方法.提出使传感器工作于全谐振状态,其中激励线圈工作于并联谐振状态,感应线圈工作于串联谐振状态,共同增强颗粒引起的传感器输出感应电动势.检测机理上建立了交变磁场中金属颗粒对磁场的扰动模型,考虑了颗粒在交变磁场中的涡流效应,提高了模型的实用性.实验表明谐振原理极大地提高了传感器的灵敏度,实现了直径75μm铁磁性颗粒和220μm非铁磁性颗粒的有效检测,初步满足了重型机械设备初期异常磨损阶段的在线监测需求.

关键词：磨粒监测传感器谐振灵敏度

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基于改进Faster R-CNN的轴承端面缺陷检测方法

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计算机仿真 2025年第1期42卷 491-496页

作者：李晓宇张涛刘宏伟汪勇北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100101 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100101 京津冀再制造产业技术研究院河北沧州062450

针对轴承端面小目标缺陷识别率不高、漏检多等问题,提出一种基于改进Faster R-CNN的轴承端面缺陷检测方法。首先,自主采集了轴承端面缺陷数据集,并利用Mixup、Mosaic和Getrandom三种方式对数据集进行扩增,保证数据样本充足,有效避免了... 详细信息

针对轴承端面小目标缺陷识别率不高、漏检多等问题,提出一种基于改进Faster R-CNN的轴承端面缺陷检测方法。首先,自主采集了轴承端面缺陷数据集,并利用Mixup、Mosaic和Getrandom三种方式对数据集进行扩增,保证数据样本充足,有效避免了过拟合问题;其次,对比了ResNet50和VGG16两种不同特征提取网络,选择检测精度更优的ResNet50作为主干网络,并结合特征金字塔(FPN)网络,以提升网络训练性能;最后,针对原有算法锚框过大的问题,使用K-means算法改进锚框方案,提高小目标缺陷检测能力。实验结果表明,改进Faster R-CNN算法的平均精度均值(mAP)可达85.80%,具有更好的检测精度和较低的漏检率,以上研究为轴承端面缺陷检测系统的改进提供了新思路和方法,对工程实践具有重要意义。

关键词：轴承端面缺陷检测数据增强多尺度融合聚类算法

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一种新型光伏阵列在线故障检测方法研究

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仪器仪表学报 2015年第12期36卷 2765-2772页

作者：王欢徐小力北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

太阳能光伏电站是国内外重点发展的绿色能源装备。光伏阵列是光伏电站的核心部件。目前光伏阵列的故障检测多采用线下人工排查法,无法实现实时在线监控及有效的故障报警。为此,提出了一种新型光伏阵列故障在线检测法。在新型检测法中,... 详细信息

太阳能光伏电站是国内外重点发展的绿色能源装备。光伏阵列是光伏电站的核心部件。目前光伏阵列的故障检测多采用线下人工排查法,无法实现实时在线监控及有效的故障报警。为此,提出了一种新型光伏阵列故障在线检测法。在新型检测法中,提出了电压电流检测初筛法及电池组件参数估算法。电压电流检测可以实现故障组件被定位在小范围内,而电池组件参数估算法则可以根据光伏组件的光照强度和温度估算出光伏组件的性能参数,进而准确定位故障组件。经实验验证表明,新型光伏阵列故障在线检测法及其监控仪器的故障判别准确性在90%以上。

关键词：太阳能发电光伏阵列光伏组件故障检测监控仪器

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相对转速对湿式多片离合器磨合过程摩擦磨损特性的影响

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摩擦学学报 2023年第3期43卷 325-336页

作者：王茜马彪于亮王立勇李慧珠陈小波北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

湿式多片离合器摩擦元件磨合过程对其使用寿命和工作品质有重要影响.以铜基粉末冶金摩擦片和30CrMnSiA对偶片为研究对象,针对实车转速工况,使用SAE#2试验台进行湿式离合器循环接合试验.从全局摩擦特性和瞬时摩擦波动性两方面对磨合过程... 详细信息

湿式多片离合器摩擦元件磨合过程对其使用寿命和工作品质有重要影响.以铜基粉末冶金摩擦片和30CrMnSiA对偶片为研究对象,针对实车转速工况,使用SAE#2试验台进行湿式离合器循环接合试验.从全局摩擦特性和瞬时摩擦波动性两方面对磨合过程进行研究,应用金相显微镜得到磨合前后摩擦表面微观形貌特征和磨损机理.结果表明:转速的增加降低了磨合初期平均摩擦系数的下降速率及其随后的波动幅度;平均摩擦系数在低转速工况下呈现下降趋势,而高转速工况下呈现上升趋势.虽然提高转速可获得平滑的摩擦表面,并降低瞬时摩擦波动幅度,然而转速过高时,摩擦界面较大温升会使其发生热塑性变形,从而使瞬时摩擦波动越来越剧烈.低转速工况下,摩擦表面微凸体在界面匹配阶段发生严重剪切断裂,而后主要为塑性变形;高转速工况下,微凸体发生渐进式剪切同时伴随弹塑性变形.

关键词：湿式多片离合器磨合过程相对转速摩擦转矩磨损机理

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基于SPWVD与知识蒸馏的行星变速器故障诊断研究

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电子测量与仪器学报 2024年第5期38卷 29-37页

作者：马超郑鑫辉王少红徐小力北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学机电系统测控北京市重点实验室北京100192

行星变速器运行工况多是非平稳运行工况,运行过程中齿轮啮合振动信号相互耦合导致测试信号混叠,其隐藏故障诊断难度增大;同时应用复杂的神经网络模型进行故障诊断预测时多数会收到工业现场边缘计算设备硬件的限制。针对相关问题,在保证... 详细信息

行星变速器运行工况多是非平稳运行工况,运行过程中齿轮啮合振动信号相互耦合导致测试信号混叠,其隐藏故障诊断难度增大;同时应用复杂的神经网络模型进行故障诊断预测时多数会收到工业现场边缘计算设备硬件的限制。针对相关问题,在保证行星变速器故障诊断准确率的情况下减少网络模型的参数量,提出了一种应用平滑伪维格纳-威利分布(smooth and pseudo Wigner-Vile distribution, SPWVD)与知识蒸馏结合的智能识别模型用于行星变速器故障诊断。首先,利用集合经验模态分解(EEMD)方法将多分量振动信号分解后选取单分量信号进行SPWVD计算后线性叠加得到二维时频图作为输入,以ResNet101为教师模型指导学生模型MobileNet进行训练,复杂教师模型将数据中的知识传授给学生模型,提高了学生模型的精度。将该方法与同类方法进行了对比,结果表明,模型以牺牲2.43%准确率为代价,存储成本下降为教师模型的24.55%,相较未知识蒸馏的MobileNet的准确率提高了9.61%,实现模型轻量化。本研究方法对提高深度学习模型在工程实际应用,降低边缘计算设备部署成本提供了一种有效且可行的解决方法。

关键词：故障诊断 SPWVD 知识蒸馏 MobileNet 行星变速器

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